甚大望遠鏡新技術拍攝海王星,成像比哈伯望遠鏡還清晰

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 20 日 12:00 | 分類 天文 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

位於地面的天文望遠鏡,也能拍出比太空望遠鏡還要厲害的照片。歐洲南方天文台甚大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)日前剛利用自適應性光學系統新技術拍攝首批圖像並發表,與哈伯太空望遠鏡相比,海王星看起來竟然更漂亮也更清晰了。



傳統地面型望遠鏡最大觀測問題就是受到大氣擾動(atmospheric disturbance)影響,不穩定的大氣會散射遙遠物體發出的光使其閃爍不定,造成望遠鏡解析力大幅下降;事實上,天文學家利用地面型望遠鏡觀測天空時有時間、天氣、都市光害、大氣擾動、大氣消光等各種限制,而自適應性光學(adaptive optics,AO)系統就是一項能矯正因大氣擾動造成光波波前畸變(wavefront distortion)的技術,可以重新計算星光波前誤差,抵消大氣帶來的失真。

配備調適光學系統的望遠鏡能將空間解析度顯著提高約一個數量級,達到或接近理論上的繞射極限。第一台安裝 AO 系統的大型天文望遠鏡,是歐洲南方天文台在智利建造的 3.6 米口徑新技術望遠鏡。

之後,越來越多大型地面光學/紅外望遠鏡也安裝此系統,比如下列幾架位於夏威夷毛納基山的望遠鏡:8 公尺口徑北雙子望遠鏡、3.6 公尺口徑加法夏威夷望遠鏡、10 公尺口徑凱克望遠鏡、8 公尺口徑日本昴星團望遠鏡等。

最近,歐洲南方天文台(ESO)也發表了甚大望遠鏡 GALACSI(Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging)儀器採用自適應光學新技術後拍攝的首批圖像,包括海王星、球狀星團及宇宙其他物體,可發現海王星看起來與美國太空總署(NASA)哈伯太空望遠鏡的成像不相上下,甚至更清晰。

▲ 左為地面甚大望遠鏡拍攝的海王星,右為哈伯太空望遠鏡拍攝的海王星。(Source:歐洲南方天文台

GALACSI 儀器之前已經能與 MUSE 光譜儀配合取得沒有大氣干擾的寬場觀測,而系統升級後利用稱為雷射斷層掃描的技術,能進一步取得窄場觀測,前者可以拍下大片天空但只能校正 1 公里的大氣失真,後者則能更精度拍攝天空局部小點,用來取得行星、恆星,星雲或其他物體的清晰圖像。

天文科技已經進步到我們能從地球表面觀測太陽系最遠的行星(海王星與地球距離約 29.1 AU),未來,新技術將融入 ESO 準備建造的歐洲極大望遠鏡(E-ELT)設計。

(首圖來源:歐洲南方天文台