位于地面的天文望远镜,也能拍出比太空望远镜还要厉害的照片。欧洲南方天文台甚大望远镜(Very Large Telescope,VLT)日前刚利用自适应性光学系统新技术拍摄首批图像并发表,与哈伯太空望远镜相比,海王星看起来竟然更漂亮也更清晰了。
传统地面型望远镜最大观测问题就是受到大气扰动(atmospheric disturbance)影响,不稳定的大气会散射遥远物体发出的光使其闪烁不定,造成望远镜解析力大幅下降;事实上,天文学家利用地面型望远镜观测天空时有时间、天气、都市光害、大气扰动、大气消光等各种限制,而自适应性光学(adaptive optics,AO)系统就是一项能矫正因大气扰动造成光波波前畸变(wavefront distortion)的技术,可以重新计算星光波前误差,抵消大气带来的失真。
配备调适光学系统的望远镜能将空间分辨率显著提高约一个数量级,达到或接近理论上的绕射极限。第一台安装 AO 系统的大型天文望远镜,是欧洲南方天文台在智利建造的 3.6 米口径新技术望远镜。
之后,越来越多大型地面光学/红外望远镜也安装此系统,比如下列几架位于夏威夷毛纳基山的望远镜:8 米口径北双子望远镜、3.6 米口径加法夏威夷望远镜、10 米口径凯克望远镜、8 米口径日本昴星团望远镜等。
最近,欧洲南方天文台(ESO)也发表了甚大望远镜 GALACSI(Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging)仪器采用自适应光学新技术后拍摄的首批图像,包括海王星、球状星团及宇宙其他物体,可发现海王星看起来与美国太空总署(NASA)哈伯太空望远镜的成像不相上下,甚至更清晰。
▲ 左为地面甚大望远镜拍摄的海王星,右为哈伯太空望远镜拍摄的海王星。(Source:欧洲南方天文台)
GALACSI 仪器之前已经能与 MUSE 光谱仪配合取得没有大气干扰的宽场观测,而系统升级后利用称为激光断层扫描的技术,能进一步取得窄场观测,前者可以拍下大片天空但只能校正 1 公里的大气失真,后者则能更精度拍摄天空局部小点,用来取得行星、恒星,星云或其他物体的清晰图像。
天文科技已经进步到我们能从地球表面观测太阳系最远的行星(海王星与地球距离约 29.1 AU),未来,新技术将融入 ESO 准备建造的欧洲极大望远镜(E-ELT)设计。
- Adaptive optics lifts Earth’s atmospheric veil to reveal a sharper cosmos
- Telescope Upgrade Produces Stunningly Clear Views of Space
- New Technology Allows Ground Telescope to Take Sharper Images Than Hubble
(首图来源:欧洲南方天文台)