望见时光诞生处
在智利北部,天文学家正在建造一台时间机器,可以将我们带回宇宙诞生那一刻。
By DonaldGoldsmith 撰
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在一个晴朗的夏日,我驾车穿越智利北部的阿塔卡马沙漠(AtacamaDesert)。这是地球上最干燥的地方之一。在距离安托法加斯塔城(Antofagasta)100公里左右的地方,我突然看到了峰顶几乎被铲平的帕拉纳山(CerroParanal),山顶上直立着4个银色的圆柱形建筑,每个建筑里有一个巨大的望远镜。这4架望远镜组合在一起,是地球上聚光能力最强的一套天文仪器。
近年来,智利的这个地区成了天文学研究的前沿中心,这里有两大工程正在建设之中,竣工后将极大地扩展我们对宇宙的了解。我想要亲自了解此中的原因。
青年天文学家劳拉·文图拉(LauraVentura)出生在意大利,在加那利群岛(CanaryIslands)上做了大量的工作。她将为我当导游,带我参观帕拉纳天文台。
到了帕拉纳天文台,海拔2635米的山顶鹤立鸡群,周围的高地绵延起伏,朝着薄雾笼罩下的太平洋方向延伸。文图拉解释说:“这个山顶就像沙漠里的一个岛屿。我们距离海岸只有12公里,但我们看不到海。”大气中的逆温层通常会将雾气和水汽控制在天文台的高度之下。来自太平洋的气流平稳地在逆温层之上通过,天文台上方的天气能够全年保持晴朗、平静、干燥。这样的条件造就了最完美的天文观测环境,几乎没有会影响天文观测的水汽和湍流。水汽和湍流阻碍光线穿过大气层,能赋予星光诗意的光芒,但却会妨碍天文学家对宇宙的观察。
天文学家意识到,帕拉纳山顶是观察天空的绝佳地点,所以由14个国家于1962年联合成立的欧洲南方天文台(简称ESO)选择了帕拉纳山,在山顶建造4架巨大的望远镜,每一架望远镜都装备了一面直径8.2米的高级反射镜。这些望远镜造价高达6亿美元,将在21世纪最初几年建成;这将是世界上最先进的天文台。
每架望远镜都被安置在一个高达27米的围栏内。那天傍晚,我步行通过了其中的一片场地。在我的上方,功能强大的望远镜发出平稳的嗡嗡声,在一套先进的计算机系统的指挥下,追踪着天空中各个天体的运动轨迹。已经行进了几百万年、甚至几十亿年的星光碰到主镜面,就会被反射在主镜面上方的一面小一点的镜子上,小镜子再将光线反射到分析仪器中。通过研究被精确聚集的光线,天文学家可以判断遥远观测对象的物质构成及其接近我们或离开我们的速度。
黄昏时分,我进入了天文台的控制室。工程师和技术人员精心维护望远镜,保持望远镜始终处于最佳工作状态。五六个天文学家正在控制室内观测天象。望远镜是高度自动化的,天文学家可以在慕尼黑附近的欧洲南方天文台总部操控望远镜,但他们还是喜欢亲临现场,这样万一出现天气变化或其他原因,他们就能调整观测计划。帕拉纳天文台吸引了来自世界各地的天文学家,他们要提前一年提出观测申请,并接受一个负责时间分配的委员会的仔细审查。观测申请如果能够获得批准,可以再在6个月内得到连续几个夜晚的观测时间。
来自瑞士的年轻科学家多米尼克·奈夫(DominiqueNaef)就是这样的一位天文学家。他在帕拉纳天文台的研究员职位是个例外,他可以在这儿工作三年,研究他自己的项目,搜寻自己要找的行星,并帮助别人。太阳系之外的所有行星都彻底地消失在它所环绕的恒星的灿烂光芒之中,因此奈夫不能指望直接看到太阳系之外的行星。他观察行星运动中具有重复性的细微变化,因为这样的变化可能是附近行星引力的信号。迄今为止,奈夫的研究尚未发现任何行星,但他并没有放弃希望。
“能观测到新的行星,那感觉是非常美好的。我们现在已经认识了300多个太阳系以外的行星,但我得承认,当我发现一个新行星时,我依然会有很特别的感觉。”奈夫说。“在你发现轨道数据的那一刻,尽管你只是在摆弄一些数字,无法‘看见’你的发现,但你会觉得自己像是一个探索者,是第一个看到这个行星的人。”
满头红发的马克·麦考林(MarkMcCaughrean)是英国埃克塞特大学的天体物理学教授,他和一位同事一起来到帕拉纳天文台,研究X光辐射量特别大的年轻恒星。天文学家研究的不仅仅是可见光。在宇宙电磁辐射光谱中,可见光只占一小部分,其他还有伽马射线、X光、紫外线、红外线、热辐射和无线电波等。麦考林告诉我:“通过研究X光,可以发现异常年轻的有趣的恒星。通过研究正在形成恒星的星系团,我们有望发现太阳及其行星早期演变的秘密,甚至可能发现地球上的生命起源之谜。”
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