印度首次使用液体镜面的天文镜望远镜

液体镜面望远镜是一种独特的望远镜，它用一个缓慢旋转的液体水银圆盘聚焦光线，而不是传统的固体镜面。 类似望远镜以前也曾建造过，但这个4米直径的国际液体镜望远镜（International Liquid Mirror Telescope）则是第一个为天文学专门建造的大型望远镜。 它位于喜马拉雅山脉2，450米高的神殿天文台（Devasthal Observatory），日前已开始瞄准印度的天空。

国际液体镜望远镜价值200万美元，由比利时、加拿大和印度联合建造，且比玻璃镜望远镜要便宜得多。 距离国际液体镜望远镜不远处是另一台3.6米、可操纵的神殿光学望远镜，该望远镜由同一家比利时公司在同一时间建造，但价格为1，800万美元。

当圆盘内反光液体水银旋转时，重力和离心力的结合能将液体推出一个完美的抛物线形状，就像传统的望远镜反射镜一样，但却不需要铸造玻璃镜面的毛坯，将其表面磨成抛物线，以及在上面涂上反光铝。

国际液体镜望远镜最初是在20世纪90年代末构想出来的。 装有水银的碟形容器于2012年交付给印度，但望远镜外壳的建造延误，随后研究人员又发现容器内的水银含量不足。 受新冠疫情影响，直到今年4月，研究团队才让50升水银旋转，创造出一个3.5毫米厚的抛物线层。

地球自转会从黄昏到黎明扫描天空，而旋转的镜面则将看到几乎和满月一样宽的一片天空。 天体在图像中会呈现出长长的条纹，之后，这些单独的像素可以叠加在一起，形成一张长时间的曝光图像。 因为这台望远镜在连续的夜晚看到的大致是同一片天空，因此可以将多个夜晚的曝光叠加在一起，从而获得微弱天体极其精细的图像。

此外，另一种观测方法是，将一个夜晚的图像从下一个夜晚的图像中减去，以观测发生了什么变化，显示短暂出现的天体，如超新星和类星体，以及随着超大质量黑洞消耗物质而盈亏的遥远星系明亮的中心。 同时，研究人员还想寻找重力透镜。 在重力透镜中，一个星系或星系团的引力会像一个巨大的放大镜一样弯曲更远天体的光。 国际液体镜望远镜对天体亮度的敏感测量揭露透镜星系的质量，并有助于估计宇宙的膨胀速率。 一项研究显示，在国际液体镜望远镜的长条形天空中可以观察到多达50个透镜现象。

传统的巡天望远镜覆盖更多的天空，例如：美国加州理工学院帕洛马山天文台（Palomar Observatory）的兹威基瞬变设施（Zwicky Transient Facility）和即将在智利建成的薇拉·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）。 但是它们不太可能每晚都回到同一个地方寻找变化。 国际液体镜望远镜团队成员、加拿大卑诗大学（University of British Columbia）保罗·希克森（Paul Hickson）教授说：「我们被迫要有一个细分领域。 国际液体镜望远镜的另一个优势是毗邻的3.6米神殿光学望远镜，后者配备的仪器可以快速检查任何由国际液体镜望远镜发现的稍纵即逝的天体。」

比利时列日大学（University of Liège）项目主任尚·索太（Jean Surdej）认为，如果国际液体镜望远镜取得成功，这项技术可以扩大规模，在月球上建造更大的液体望远镜。

对于未来的巨型望远镜来说，月球是一个很有吸引力的地方，因为它的地震活动比地球少，而且没有大气层。 在地球上，由于自转产生的科里奥利效应（Coriolis effect），会使大于8米的镜中的水银运动发生扭曲。 但月球自转较慢，因此可以形成更大的液体镜。

不过，值得注意的是，水银太重了，无法运送到月球上，而且会在白天蒸发夜间结冰。 但在十多年前，液体望远镜先驱、加拿大拉瓦尔大学（Université Laval）阿曼诺·博拉（Ermanno Borra）博士指出，离子液体，即凝固点低的轻质熔融盐，可以在月球条件下存在，并且可以用一层薄薄的银涂层使它具有反射功能。

【图：安娜及尚·索太; 文：节录自中国科学网页; 新闻资讯由林景明提供】

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