位于西班牙拉帕爾馬的引力波瞬態(tài)光學(xué)觀測(cè)器將追蹤引力波波源處的閃光。

工程師們?cè)谀戏翘煳呐_(tái)安裝BlackGEM項(xiàng)目的原型。

圖片來源：《自然》雜志官網(wǎng)

據(jù)英國《自然》雜志近日?qǐng)?bào)道，目前，隨著科學(xué)家捕捉引力波等天體現(xiàn)象的能力與日俱增，全球天文學(xué)領(lǐng)域掀起了一股風(fēng)潮：一些小型天文臺(tái)也在攜手捕獲引力波波源處的信號(hào)，包括電磁輻射甚至中微子在內(nèi)的物質(zhì)粒子等，彌補(bǔ)大型望遠(yuǎn)鏡的不足，共同揭示宇宙隱藏的奧秘。

直接瞄準(zhǔn)波源

這些設(shè)施的主要目標(biāo)是，搜尋源于美國激光引力波干涉天文臺(tái)（LIGO），或歐洲處女座（Virgo）引力波探測(cè)器探測(cè)到引力波之處的閃光信號(hào)。盡管這些小型望遠(yuǎn)鏡常常預(yù)算有限，但它們?nèi)匀豢梢宰鳛橐痪€“哨兵”，沖在前面進(jìn)行探測(cè)，提供獨(dú)特的信息，彌補(bǔ)引力波探測(cè)器和其他大型天文學(xué)探測(cè)器的不足。

俗話說，船小好掉頭。這些小型望遠(yuǎn)鏡能夠快速移動(dòng)，對(duì)準(zhǔn)引力波波源，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。此外，在引力波波源處的閃光消散之前，天文臺(tái)可能只有幾天時(shí)間來對(duì)其進(jìn)行研究。英國華威大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)小組的天文學(xué)家丹尼·斯蒂格斯說：“你需要查看天空很多地方，而且，你沒有很多時(shí)間來做這件事情。”因此，小型望遠(yuǎn)鏡就派上用場(chǎng)了。“一旦知道看向何處，我們就可以動(dòng)員全世界的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)此處。”

天空“巡視員”

斯蒂格斯目前正領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)英澳合作項(xiàng)目，目的是在西班牙拉帕爾馬建造引力波瞬態(tài)光學(xué)觀測(cè)器（GOTO）。這一觀測(cè)陣列最初只有4臺(tái)小型自動(dòng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，但最終會(huì)增至8臺(tái)甚至16臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。迄今為止，這一項(xiàng)目的投資額已超過100萬美元。

而墨西哥國立自治大學(xué)的艾倫·沃特森和同事建造同類望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)耗資更少。他們?cè)谌菏ヅ宓铝_馬蒂爾建造的、只由一對(duì)機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡組成的十度瞬態(tài)光學(xué)成像儀，耗資僅35萬美元。法國和澳大利亞隨后可能會(huì)加入進(jìn)來，望遠(yuǎn)鏡的數(shù)目將增至6臺(tái)。

包括GOTO在內(nèi)在建的一些小型望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)專門為了追蹤引力波信號(hào)，其中大多數(shù)是自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，在無人干預(yù)的情況下，這些設(shè)備會(huì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，發(fā)現(xiàn)“蛛絲馬跡”后互相提醒，指向天空特定的區(qū)域，搜尋引力波波源處發(fā)出的閃光。

而其他項(xiàng)目則從現(xiàn)有的合作項(xiàng)目脫胎而來，它們能非常熟練地搜尋到太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的可見光和伽馬射線暴，也能嫻熟地追蹤其他轉(zhuǎn)瞬即逝的現(xiàn)象，比如超新星爆發(fā)或與地球擦肩而過的小行星等。

有些“大名鼎鼎”的望遠(yuǎn)鏡則是“舊瓶裝新酒”，翻修過后被派上了新用場(chǎng)，其中包括位于加州帕洛慕山天文臺(tái)的埃德溫·哈勃曾使用過的一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。這臺(tái)1.2米望遠(yuǎn)鏡目前已成為全球瞬變發(fā)生中繼觀測(cè)臺(tái)（GROWTH）的一部分。GROWTH由位于全球各地的17臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成，能隨著地球的不斷旋轉(zhuǎn)對(duì)某個(gè)天體進(jìn)行持續(xù)無間斷的追蹤。

荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)的天體物理學(xué)家保羅·格魯特所在的團(tuán)隊(duì)，也是歐洲處女座引力波探測(cè)器團(tuán)隊(duì)的一部分。目前，格魯特正領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)由荷蘭政府資助的項(xiàng)目BlackGEM。這一項(xiàng)目將由位于智利拉西拉天文臺(tái)的3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成，成本約為710萬美元，它會(huì)持續(xù)不斷地為南部天空拍照，積累圖像數(shù)據(jù)庫。如果科學(xué)家探測(cè)到引力波，BlackGEM將在數(shù)小時(shí)內(nèi)掃描相關(guān)天體區(qū)域，自動(dòng)將新獲得的圖像與歷史圖像進(jìn)行比對(duì)，從而獲得新發(fā)現(xiàn)。

連成多信使天文網(wǎng)

也有其他科學(xué)家借助小型望遠(yuǎn)鏡追蹤探索其他知名粒子，比如中微子或宇宙射線等。

天體物理學(xué)多信使天文臺(tái)網(wǎng)絡(luò)（AMON）項(xiàng)目創(chuàng)建于2016年，目的是聯(lián)合多種信使（光子、宇宙射線、中微子、引力波）的天文臺(tái)建立一個(gè)共享、聯(lián)合觀測(cè)、實(shí)時(shí)聯(lián)合分析網(wǎng)絡(luò)。

去年9月22日，AMON出師大捷，獲得了重大發(fā)現(xiàn)——它對(duì)“冰立方中微子天文臺(tái)”探測(cè)到的高能中微子作出了反應(yīng)。冰立方中微子天文臺(tái)是目前世界上最大的中微子觀測(cè)臺(tái)，永久性地深埋于堅(jiān)實(shí)的南極冰層下，將會(huì)捕獲災(zāi)難性的天體物理事件（如恒星爆炸和伽馬射線爆發(fā)）中產(chǎn)生的難以捉摸的宇宙中微子。

當(dāng)時(shí)，在AMON研究人員查看中微子來源時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)已知的類星體正在閃光。類星體由圍繞一個(gè)位于遙遠(yuǎn)星系中央的超大質(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)的熾熱物質(zhì)組成。理論學(xué)家認(rèn)為，此類活動(dòng)可能會(huì)生成過量中微子，但迄今為止，科學(xué)家還沒有捕捉到源于此的高能中微子。

未來，研究人員希望能同時(shí)探測(cè)電磁輻射、引力波以及物體粒子這3種信號(hào)。有科學(xué)家認(rèn)為，這就好比一次讓人們看見、“聽見”，甚至“品嘗”某個(gè)天文物理學(xué)事件，從而更好地揭示宇宙潛藏的秘密。

來源：科技日?qǐng)?bào) 北京10月16日電