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黑洞照片背后的天文台,究竟是一个怎样神奇的地方?

这里远离城市灯光,海拔高,一年有超过350个晴天,是地面天文研究的理想地点。

文|造就

智利北部的阿塔卡马沙漠,欧洲南方天文台(ESO)的望远镜和观测台就建在沙漠里一个偏远而干燥的山顶上。这里远离城市灯光,海拔高,一年有超过350个晴天,是地面天文研究的理想地点。ESO是1962年由15个国家共同成立的政府间研究机构,从1966年开始在南半球进行天文观测,并一直在扩建自己的研究设备和设施。

这其中,包括拉西拉天文台的新技术望远镜(NTT)、帕拉纳尔天文台的甚大望远镜(VLT)、拉诺德查南托天文台的APEX亚毫米波望远镜和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵列(ALMA)。作为ESO的最新项目,位于阿塔卡马沙漠的欧洲极大望远镜(E-ELT),直径达42米,始建于2014年,预计2024年投入使用。

以下是ESO天文台周围的景观和这些望远镜拍到的天文图像。

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由气体、尘埃、星团和发射星云形成的银河在天边划出了一道优美的弧线,在这绚烂的星空背景下一字排开的就是ESO的甚大望远镜(VLT),它位于智利北部阿塔卡马沙漠的帕瑞纳天文台,由四台口径8.2米的相同望远镜组成,名字分别是:Antu,Kueyen,Melipal和Yepun(在当地方言中意为:太阳、月亮、南十字和天狼星)。

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阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵列(ALMA),由66座高精度天线组成,分布在方圆16公里的范围内。ALMA的强大之处一部分在于,所有的天线都能机动部署。这些高科技天线每台重达100吨,体积庞大不说,还必须得到超精准地安置。

图中正是负责运输这些天线的专用车辆,它们被亲切地称为奥托(Otto)和洛德(Lord)。别看这两辆黄色运输车如此笨重庞大,但却能够实现毫米级的安放精度,从而确保天线能够精准地被安置在底座上。

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智利查南托高原的阿塔卡马天线阵望(ALMA)。

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2016年4月26日,由四束强激光构成的甚大望远镜(VLT)自适应光学系统核心部分建成,ESO智利帕拉纳天文台为此举行了点亮仪式。出席者目睹了代表着顶尖技术的耀眼激光划破帕拉纳的苍穹。

这是天文研究中使用过的最强大的激光导引星,也是ESO第一次使用多重激光导引星。这张照片展示了从VLT四号望远镜的激光系统中发射出的四束激光。

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通过长时间曝光拍到的拉西拉天文台上空的星轨和南天极。

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ESO在帕拉纳的酒店公寓,建在智利的沙漠中,专为招待帕拉纳天文台望远镜的科学家准备的舒适住处,其设计还拿到过奖项。图中远处的山顶上矗立着甚大望远镜。

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这座酒店公寓曾作为007电影《量子危机》(QuantumofSolace)的拍摄场景。在阿塔卡马沙漠恶劣的环境下,这里就是生命的绿洲。酒店招待帕拉纳天文台的科学家和研究者,为他们提供一个休息放松的地方,最受欢迎的是这个带有游泳池的大型室内花园。

不过这个池子不仅是给住客们玩乐的,它同时也用来调节空气湿度,使得花园里的植物在这个极度干燥的地方能够生长,让观测员们的眼球和嘴唇不再干涩。

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ALMA观测点壮美的落日。

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在智利查南托高原海拔5000米的ALMA天线操控站,一只优雅的狐狸看着摄影师的镜头,背景处还能看到一些ALMA的天线。在所有ESO的天文台,经常能看到这种安第斯山的狐狸。

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长时间曝光拍到的拉西拉天文台上空的星轨,部分光线反射在瑞典ESO亚毫米波望远镜的圆盘上。

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猫爪星云和龙虾星云。这张炫丽的照片是甚大巡天望远镜拍到的猫爪星云(右上方)和龙虾星云(左下方)。它们其实是年轻的恒星旁边因高温而变红的氢气,在这些区域常常诞生新的活跃恒星。在密密麻麻的星光之间还有暗淡的宇宙尘埃云。这是ESO迄今发布的最大的照片之一,约有20亿像素。

需要说明的是,图中围绕在明亮恒星四周的光晕并不是真的,而是望远镜和相机镜头反光造成的。

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这是帕拉纳天文台的甚大巡天望远镜捕捉到的梅西耶天体33号(Messier33)细节图。它又被称为三角座星系,是距离我们银河系第二近的大型旋涡状星系,挤满了明亮的星团和星云。这也是梅西耶天体33号所有广角照片中细节最丰富的一张,能够非常清晰地看到星系悬臂中炙热夺目的气体云。

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一张阿玛逊斯山的俯拍图,摄于2015年1月20号,这里将是欧洲极大望远镜(E-ELT)的新址。荒凉平坦的山顶上寸草不生,在沙漠中投下了恐怖的阴影。

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1989年第一次拍到的红色幽灵,一个只出现在高海拔地区雷暴天气上空的“灵异现象”,由当时驻扎此地的ESO摄影大使PetrHorálek所摄。这些红色幽灵特有的卷须被发现于ESO帕拉纳天文台大约600公里外的乌云之上。为了捕捉到这些幽灵,好几台相机长时曝光才合成了这张照片。图中前景是一台口径1.8米的辅助望远镜,它是ESO甚大望远镜的一部分。

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这是高海拔地区的冰林,由被侵蚀成刀片形状的坚冰向着太阳的方向密集排列而成。

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这张超长曝光照片拍摄于VLT四号望远镜内部,呈现了望远镜工作时的动态场面。可以看到,系统工作时,圆形穹顶的围壳绕着机房不断旋转,机房中心是始终处于静止状态的望远镜,它配备了一块直径8.2米的巨大镜片。

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图为ALMA的控制室。图中人员分别为(从左到右):本间希树(天文学家;日本),瓦斯科·科特斯(工程师,阵列操作员;智利),阿黛尔·普兰克特(天文学家;美国),以及莱纳·莫尔斯伯格(天文学家;德国)。

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这是可变形副镜,智利帕拉纳天文台甚大望远镜自适应光学设备的关键系统之一。每一个凹下去的小坑都是一枚磁体,由化学沉积方式形成的镀银金属环包裹,数量总共有1170个。

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夜间是天文台最繁忙的时段,白天这里则非常安静。为了确保天文学家们得到充足的休息,告示牌上提醒参观者不要打扰。

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虽然阿塔卡马沙漠是地球上最干燥的地区之一,但照样有生命存在。有时候,经过一个寒冷的夜晚之后甚至可以发现冰霜。

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一台ALMA天线正在运输途中。

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一只南方兔鼠正在智利阿塔卡马沙漠晒太阳,这是一种生活在南美的毛丝鼠科动物。

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对地面天文观测来说,最大的障碍正是那种让星星一闪一闪的东西——大气层。星星之所以会闪烁,是星光在到达地面之前穿过不同的气流层引起的折射造成的。这张在远处拍摄的照片则展示了科学的解决办法——甚大望远镜的四台激光导引星设备。

通过发射人造星,这四束激光构成了甚大望远镜自适应光学系统不可或缺的一部分。作为参照点,科学家们借助这些导引星来校正他们对真正天体的观测。

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阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA)位于智利沙漠海拔5000多米高的查南托高原上,由66座天线组成。图为专业工程师正在安放其中一座天线。

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这些错综复杂的管子缠绕着24台光谱仪,它们是甚大望远镜的缪斯神器。设备越复杂,性能越强大。

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在ALMA的66台天线观测头顶上的银河时,一道绿色的人造荧光照亮了它们的身体。

翻译|lvy;校对 | 其奇;来源 | theatlantic

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