消除大氣層干擾！望遠鏡升級創造了非常清晰的空間視圖
「一閃一閃，小星星」對天文學家來說是一種扭曲的搖籃曲，因為這是一種能讓普通占星人把最強大望遠鏡拍下的圖像效果。有時被稱為「天文觀測」，閃爍或模糊是由地球大氣中的湍流造成的，這使望遠鏡的視野變得混亂。天文觀測是天文學家聚集到高山的原因，而高山能夠到達大氣層，也是太空望遠鏡如此有價值的原因。
多虧了一種新的自適應光學模塊，位於智利的大望遠鏡可以更清晰地看到海王星。圖片：ESO/P. Weilbacher (AIP)
歐洲南方天文台發布的新照片顯示了這種影響有多嚴重，以及一種叫做自適應光學的技術如何能減少這個問題。為了比較不同的圖像質量水平，這些照片都聚焦于海王星。這些圖像是由位於智利的天文台的超大望遠鏡提供的，該望遠鏡在一個望遠鏡上安裝了一個新的自適應光學模塊。自適應光學通過補償來自大氣的干擾而產生更清晰圖像。為了做到這一點，該系統會跟蹤一顆特定的恆星，觀察它的光線是如何被大氣所扭曲。然後它調整觀看系統以扭轉模糊效果，產生不那麼模糊的圖像。
這台非常大的望遠鏡觀測到的海王星，不管有沒有新的自適應光學模塊，都顯示出新系統的改進意義重大。圖片：ESO/P. Weilbacher (AIP)
但是天文學家不希望僅僅局限於觀測位於恆星附近的天體，這些天體可以用來進行補償過程。因此，一些自適應光學系統不是依靠天然恆星，而是利用激光來創造自己的「恆星」。這個非常大的望遠鏡的新系統，叫做加拉西，以這種方式運行自適應光學，依靠四束激光作為「導星」。激光器發出明亮的橙色光芒，每束光束的直徑約為一英尺(30厘米)。該系統觀察這些激光是如何因大氣湍流而改變的，並向望遠鏡可彎曲的反射鏡發出信號，以正確的方式重新校準，以抵消湍流。這個過程大約每秒重複1000次。該系統消除了超過半英里(900米)以上的大氣層的影響，就好像把望遠鏡放在了大氣層最活躍的部分。
這台超大望遠鏡的新自適應光學視角下的海王星可以與哈勃太空望遠鏡相比。(這兩張照片不匹配，因為它們不是同時拍攝的）。圖片：ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)
該系統如此有效地補償了大氣，以至於用該系統拍攝的測試圖像幾乎與哈勃太空望遠鏡拍攝的照片一樣清晰——這根本不需要處理這種現象。新的圖像顯示了構成海王星大氣彩色氣體帶，而不是像望遠鏡在升級之前那樣，只顯示出紫色的藍色模糊。歐洲南方天文台最近一直在推動自適應光學，並於上周在該地點發布了第二套系統測試圖像。
自適應光學模塊不僅僅是用來幫助研究我們太陽系中的行星——它還能產生比我們的星系更清晰的恆星圖像，比如球狀星團ngc6388。圖片：S. Kammann (LJMU)/ESO
新系統也是該組織下一個大型項目——超大望遠鏡的實踐，該項目將在更大的望遠鏡上應用類似的自適應光學系統。那架望遠鏡目前正在建造中，科學家們希望它能在2024年開始工作。
博科園-科學科普｜文：Meghan Bartels/Space
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