地球上最大的望远镜 ALMA 正式投入使用

智利圣佩德罗德阿塔卡马附近——一架大型新望远镜今天正式启用，它将揭示宇宙中最暗淡、最遥远的物体，世界天文学界对此充满期待。本周，齐聚荒凉的智利安第斯山脉的科学家们表示，新的阿塔卡马大型毫米-亚毫米阵列可能会彻底改变宇宙学。它是历史上规模最大、最复杂、最雄心勃勃的望远镜项目。

ALMA 的首字母缩写在西班牙语中意为“灵魂”，它将揭开宇宙中一些最神秘但最常见的现象。从海拔 16,400 英尺的查南托高原上，它将看到恒星的诞生、宇宙碎屑碰撞形成行星的过程，甚至可能看到遥远星球周围卫星的形成。

“这不仅仅是一个天文学家的天文台。ALMA 将让我们更深入地了解宇宙，也让我们更深入地了解我们自己的本性和我们自己的生活，”智利总统塞巴斯蒂安·皮涅拉说。“一万年前就生活在这里的智利原住民从一开始就知道这一点。在他们的母语中，Chajnantor 的意思是‘观察点’。……我们知道智利是一个非常小的国家，但在你们的帮助下，我们希望在天文学领域成为一个真正的巨人。”

皮涅拉率领一个由知名人士组成的代表团，驾车沿着蜿蜒的土路前行，路过吃草的骆驼和隐约可见的仙人掌，最后穿过阿尔玛运营支持设施柔软的灰色泥土。

仪式前一周，一位萨满和其他安第斯土著人来到阵列，为望远镜的天线祈福。甚至国际空间站上绕地球运行的宇航员也在周三加入了庆祝活动，并发出了一条惊喜信息。最近接任指挥官职位的克里斯·哈德菲尔德说，与詹姆斯·韦伯太空望远镜等未来的天文台一起，ALMA“将以前所未有的力量实现对宇宙的探索”。“我们向北美、欧洲和东亚的科学界表示祝贺。……享受你们的新发现吧。”

周三的仪式为 30 年的规划和十年的建设画上了句号。美国国家科学基金会即将离任的主任苏布拉·苏雷什 (Subra Suresh) 表示，美国在 ALMA 项目上花费了 5 亿美元，这是美国国家科学基金会对世界上任何设施的最大投资。他说，除了具有开创性新科学的潜力外，ALMA 背后的技术还将转化为无数我们现在甚至无法想象的新创新——就像阿波罗登月计划引发了与月球无关的新产品一样。

“我们先把人类送上月球，然后才给行李箱装上轮子，但给行李箱装上轮子也是一项重要的创新，”他说。“ALMA 不仅会带来（天文学领域的）创新，还将带来许多看似微小的创新，这些创新将改善人类。”

天文学家表示，ALMA 所依赖的技术是近几年才出现的。在其预计的 30 年使用寿命内，它还可以升级为更强大的接收器，以便探测更深的物体。

“这不可能这么快实现，因为这项技术是最先进的，”ALMA 调试前负责人、现任 ALMA 合作伙伴美国国家射电天文台副科学家的艾莉森·佩克 (Alison Peck) 说。

什么是 ALMA？

宇宙中一半的光都是远红外和无线电波之间的毫米波长光。ALMA 可以探测到这种由冷物体和遥远物体发出的光。这要归功于望远镜位于地球上最干旱的沙漠中 16,400 英尺处，以及其 66 个天线的惊人精度。

ALMA 工程部负责人迈克尔·索恩伯恩 (Michael Thornburn) 解释说，所有望远镜的角分辨率都受到其孔径与观测波长之比的限制。ALMA 是一种孔径合成望远镜。

“我们无法制作一个直径 15 公里的单孔径，所以我们将其分成几部分，”他说。“来自各个天线的信号被组合起来，形成一个大孔径的图像。”

来自遥远宇宙源的无线电信号到达每个天线的时间略有不同，这些信号会与来自其他天线的信号相结合。这种干涉测量技术使 ALMA 能够像一个半径可调的巨型天线一样运行。

在精心编排的芭蕾舞中，每个碟形天线都与其他碟形天线同步移动，从而改变望远镜的观测区域。除了原地移动外，专门为碟形天线设计的巨型运输卡车还可以将它们抬起并运送到查南托高原的 192 个混凝土基座之一。佩克说，当它们之间的最大距离为 16 公里时，ALMA 的角分辨率将与哈勃太空望远镜相当。

ALMA 即将上任的主任皮埃尔·考克斯 (Pierre Cox) 解释说，ALMA 观测到的光源比其他阵列观测到的光源弱 10 倍。他说，这是 ALMA 观测恒星形成等现象的关键。

他补充道：“未来的观测应该使我们能够探测到暗物质的亚结构并阐明其性质。”

关于 ALMA 的工作原理以及天文学家为何对它如此兴奋，我们还有更多需要了解——请继续关注来自阿塔卡马的更多消息。