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某科學の超電報

北極圈內唯一!格陵蘭望遠鏡開張,連線「全球陣列計畫」把宇宙看得更清楚

位在北極、杳無人蹤的格陵蘭冰原,因為大氣透明度高,是觀測宇宙的絕佳地點。

中央研究院天文及天文物理研究所與哈佛大學「哈佛-史密松天文物理中心」(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)的天文團隊,克服北極酷寒冰雪,於 2017 年起成功架設格陵蘭望遠鏡,並在今(2018)年 4 月,參與國際大型黑洞觀測計畫,未來可望為人類首次取得「超大質量黑洞」影像!

格陵蘭望遠鏡於格陵蘭空軍基地現況照片。相片提供/陳明堂。

克服低溫環境,在格陵蘭組裝毫米波電波望遠鏡

格陵蘭望遠鏡是目前唯一一座位於北極圈內的次毫米波天文觀測站。其本身是一個口徑 12 公尺的電波天線,並於 2011 年由美國國家科學基金會等單位授予現在的天文團隊。在中研院天文所主導下,將望遠鏡重新改裝以適應酷寒環境,並搬遷到格陵蘭。

它能與位於夏威夷的次毫米波陣列(簡稱為 SMA,中研院天文所與史密松中心的合作計畫)、James Clerk Maxwell Telescope(簡稱為 JCMT,由東亞天文臺運營,臺灣有參與),及位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(簡稱為 ALMA),形成一個接近地球直徑的陣列式望遠鏡

中研院天文所與臺灣「國家中山科學研究院」攜手合作,於 2016 年在格陵蘭當地開始組裝,使望遠鏡更能適應日後在格陵蘭冰層酷寒氣候運作,並裝設一具由天文所製作的接收機系統。

  • 一起回顧由臺灣主導興建於格陵蘭的 GLT 望遠鏡完成組裝那天的縮時攝影吧。

中研院自製的86 GHz接收機。相片提供/韓之強。

目前望遠鏡位於格陵蘭美國空軍基地。未來預計安置於格陵蘭冰層最高點的「峰頂基地」,希望該地大氣中更低的水氣含量,能取得望遠鏡更佳解析力。格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂表示:

「在很短時間內,要在溫度經常低於攝氏零下 30 度的嚴峻環境中架好一座新望遠鏡,必須克服很多困難,而今它已成為北極唯一的次毫米波電波望遠鏡。」

與智利ALMA 同步觀測,格陵蘭正式開張!

天文所團隊在 2017 年 12 月開始格陵蘭望遠鏡的調校作業,並於當月第一次接收到來自太空的電波訊號。在 2018 年初,格陵蘭望遠鏡與智利的 ALMA 進行同步觀測。從這兩個相距將近一萬公里的地點,觀測同樣天文目標,並成功獲得其間的干涉條紋。

團隊中史密松天文中心(CfA)的科學家 Nimesh Patel 表示:「獲得干涉條紋表示我們對格陵蘭望遠鏡的諸多期待已經成真,一切符合計畫。」CfA 的格陵蘭望遠鏡資深專案經理 Timothy Norton 也表示:「我們現在可以宣佈,準備開始從格陵蘭探索宇宙了!感謝大家共同努力才有今天,令人興奮。」

於 EHT 連線演習期間,工作團隊在格陵蘭空軍基地的格陵蘭望遠鏡控制室內合照。由左至右:陳明堂(天文所)、Nimesh Patel(史密松天文臺)、劉冠宇(天文所/東亞天文臺)、淺田圭一(天文所)及西岡宏朗(天文所)。圖/中研院提供。圖/中研院提供。

加入「事件視界望遠鏡」全球陣列計畫

格陵蘭望遠鏡於 2018 年 4 月中加入「事件視界望遠鏡」(EHT)全球陣列計畫的觀測。此計畫目標是透過全球各地眾多電波望遠鏡相連,形成高影像解析度的全球陣列,觀測星系中的超大質量黑洞,並進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論。

格陵蘭望遠鏡加入 EHT 觀測後,與夏威夷的 SMA、JCMT、智利的 ALMA 及歐洲、南極等地的望遠鏡形成陣列,其影像解析能力比全世界最強的光學望遠鏡還高 1,000 倍,相當於從地球上清楚的看到月球上的一顆棒球。

格陵蘭望遠鏡的計劃科學家、中研院天文所副研究員淺田圭一表示:

「格陵蘭望遠鏡是國際陣列的重要新成員,它使該陣列的電波天線間距離能拉得更遠,取得更高解析力。我們很榮幸格陵蘭望遠鏡能加入這個具有歷史意義的計畫。」

格陵蘭望遠鏡部分經費來自科技部(原國科會)補助臺灣參與「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)」北美的計畫。格陵蘭望遠鏡和智利的 ALMA 形成地球南北向的最長基線(約 1 萬公里),為 ALMA 在「特長基線」觀測工作,提供一個重要、獨特的超長基線。

  • 本文編修自中央研究院生物多樣性研究中心新聞稿,原文標題為〈在北極看見黑洞 格陵蘭望遠鏡開啟天文新頁〉

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關於作者

活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。

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