作者|馮梓洋

審核|丁 乙

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

拉諾德查南托天文臺(tái)（Llano de Chajnantor Observatory）位于智利北部阿塔卡馬沙漠的塔科山，是歐洲南方天文臺(tái)（European Southern Obserevatory, ESO）的三大觀測(cè)地之一，著名的阿卡塔馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）就位于此地。拉諾德查南托天文臺(tái)所在地海拔超過(guò)4800米，且濕度很低，大氣與水汽的干擾相對(duì)較小，為亞毫米和中紅外天文觀測(cè)創(chuàng)造了絕佳的條件。

拉諾德查南托天文臺(tái)所在地——阿塔卡馬沙漠（圖片來(lái)源：wikipedia）

目前拉諾德查南托天文臺(tái)的主要設(shè)備有：阿卡塔馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）、阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡（APEX）、阿塔卡馬亞毫米望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)（ASTE）、NANTEN2 天文臺(tái)以及阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡（ACT）等。

阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（圖片來(lái)源：ESO）

阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）

阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）是一個(gè)由66 座天線組成的大型天文干涉儀（50座12米天線為主體，4座12米天線和12座7米天線為輔助）。這些可移動(dòng)的天線可以組成不同形狀的陣列，基線最長(zhǎng)可達(dá) 16 公里。它能夠在毫米和亞毫米波段以前所未有的靈敏度和分辨率探測(cè)宇宙，極限分辨率可達(dá)5毫角秒。

ALMA陣列的兩個(gè)12米天線（來(lái)源：ESO）

ALMA自2011年下半年部分建成并開(kāi)始進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)，2013年3月全面建成并投入使用。從誕生到現(xiàn)在，ALMA讓我們領(lǐng)略到了宇宙的浩瀚和神秘。它為科學(xué)家提供了寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù)，催生出一系列重大成果。接下來(lái)讓我們一起了解一下ALMA曾參與的部分重大發(fā)現(xiàn)吧。

1、拍攝觸須星系的首張科學(xué)圖像

2011年夏，ALMA獲得了第一批觀測(cè)圖像，其中就包括位于烏鴉座的觸須星系。這是有史以來(lái)最清晰的觸須星系亞毫米波圖像，展示了在可見(jiàn)光波段無(wú)法觀測(cè)到的早期恒星形成的致密冷氣體云。

ALMA亞毫米波段與哈勃空間望遠(yuǎn)鏡光學(xué)波段合成的觸須星系圖像（圖片來(lái)源：ALMA官網(wǎng)）

2、參與拍攝M87星系中心黑洞和銀河系中心黑洞的圖像

2019年4月，事件視界望遠(yuǎn)鏡合作組織（EHT）公布了遙遠(yuǎn)星系M87中心黑洞（M87*）的圖像，這幅圖像是由ALMA、APEX和其他六臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡共同獲得的。這個(gè)黑洞距離地球約5500萬(wàn)光年，質(zhì)量為太陽(yáng)的65億倍。這是人類(lèi)歷史上第一張黑洞照片，為黑洞存在提供了直接“視覺(jué)”證據(jù)。2022年5月，EHT又公布了銀河系中心黑洞（人馬座A*）的圖像，ALMA和APEX再次參與其中，為黑洞成像作出了重要貢獻(xiàn)。

M87*（左）和人馬座A*（右）的圖像（圖片來(lái)源：ESO）

3、揭示行星起源

2014年，ALMA拍攝了恒星金牛座HL的原行星盤(pán)圖像，顯示這顆恒星周?chē)幸幌盗型拿髁镰h(huán)。這張圖像為原行星盤(pán)內(nèi)正在形成行星提供了有力證據(jù)，并且讓科學(xué)家意識(shí)到行星形成的速度比之前想象的要快，幫助人們更深入地理解原行星盤(pán)以及行星形成的過(guò)程。

金牛座HL原行星盤(pán)圖像，局部圖展示了同比例的太陽(yáng)系行星軌道（圖片來(lái)源：ALMA）

4、揭開(kāi)古老星系的面紗

2018年，一組天文學(xué)家宣布ALMA探測(cè)到了來(lái)自遙遠(yuǎn)星系MACS1149-JD1的射電信號(hào)。這個(gè)星系是距離地球最遙遠(yuǎn)、最古老的星系之一，距離地球大約132.8億光年。ALMA在該星系中探測(cè)到了已知最遙遠(yuǎn)的氧分子。在宇宙大爆炸后的一段時(shí)間內(nèi)，宇宙中沒(méi)有氧元素，因?yàn)檠踉匦枰诤阈呛司圩冎挟a(chǎn)生，然后在恒星死亡時(shí)釋放出來(lái)。在宇宙大爆炸發(fā)生2.5 億年后，在該星系中就有恒星形成。對(duì)MACS1149-JD1 中氧元素的檢測(cè)表明，較早一代的恒星在宇宙誕生僅5 億年后就產(chǎn)生了氧。

ALMA射電波段與哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在光學(xué)波段拍攝的星系團(tuán)MACS J1149.5+2223，局部放大圖顯示了ALMA拍攝的MACS1149-JD1（圖片來(lái)源：ALMA官網(wǎng)）

5、對(duì)木星的大氣層進(jìn)行觀測(cè)

2017年，天文學(xué)家使用 ALMA 觀測(cè)并揭示了木星風(fēng)暴內(nèi)部的樣貌。雖然我們已經(jīng)可以清晰地觀察木星美麗的大氣層外貌，但是云層之下發(fā)生了什么？是什么引發(fā)了我們?cè)谀拘恰氨砻妗鄙峡吹降哪切╋L(fēng)暴？要弄明白這些問(wèn)題，只有可見(jiàn)光波段的數(shù)據(jù)是不夠的，而射電波段則大有用處。天文學(xué)家使用ALMA為我們提供了木星大氣層的獨(dú)特視角，其深度達(dá)到了木星可見(jiàn)云層下方 50 公里處，對(duì)相關(guān)研究很有幫助。

ALMA在毫米波段獲得了木星大氣層圖像（小圖左為ALMA射電圖像，右為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡光學(xué)圖像）（圖片來(lái)源：NRAO）

除了ALMA，拉諾德查南托天文臺(tái)的其它望遠(yuǎn)鏡也為科學(xué)研究作出了許多貢獻(xiàn)，下面就讓我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下它們。

阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡（APEX）

APEX是一座12米口徑的毫米/亞毫米波段望遠(yuǎn)鏡，用于測(cè)試和驗(yàn)證ALMA望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)和科學(xué)目標(biāo)。它主要用于研究恒星、行星和星系（包括早期宇宙中非常遙遠(yuǎn)的星系）的形成。APEX由歐洲南方天文臺(tái)、馬克斯普朗克射電天文學(xué)研究所和瑞典太空委員會(huì)合作運(yùn)營(yíng)。

APEX望遠(yuǎn)鏡（圖片來(lái)源：ESO）

阿塔卡馬亞毫米望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)（ASTE）

ASTE是日本國(guó)立天文臺(tái)和智利合作的一個(gè)項(xiàng)目。它是一臺(tái)10米口徑的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡，致力于探索銀河系以及更遙遠(yuǎn)宇宙中的分子云和星系，尤其是在亞毫米波長(zhǎng)下的星際介質(zhì)和恒星形成區(qū)。

ASTE望遠(yuǎn)鏡（圖片來(lái)源：wikipedia）

NANTEN2天文臺(tái)

NANTEN2是一臺(tái)4米口徑的毫米/亞毫米波望遠(yuǎn)鏡，由德國(guó)馬克斯普朗克研究所和日本國(guó)立天文臺(tái)共同運(yùn)營(yíng)。它專(zhuān)注于研究分子云、恒星形成以及銀河系和附近星系的化學(xué)組成。

NANTEN2天文臺(tái)（圖片來(lái)源：wikipedia）

阿塔卡馬宇宙學(xué)望遠(yuǎn)鏡（ACT）

ACT是一個(gè)6米口徑的毫米波望遠(yuǎn)鏡，專(zhuān)注于研究宇宙微波背景輻射。該望遠(yuǎn)鏡通過(guò)觀測(cè)微波背景輻射的微小溫度差異，旨在了解宇宙的早期條件以及宇宙結(jié)構(gòu)的演變。

ACT望遠(yuǎn)鏡（圖片來(lái)源：維基百科）

參考資料

（1）阿塔卡馬大型毫米波陣列官網(wǎng)，https://www.almaobservatory.org/en/home/

（2）阿塔卡馬大型毫米波陣列，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter_Array

（3）拉諾德查南托天文臺(tái)，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Llano_de_Chajnantor_Observatory

（4）拉諾德查南托天文臺(tái)官網(wǎng)，https://sites.astro.caltech.edu/chajnantor/site/

（5）ESO官網(wǎng),https://sites.astro.caltech.edu/chajnantor/site/

（6）Atacama Pathfinder Experiment，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Pathfinder_Experiment

（7）Atacama Submillimeter Telescope Experiment，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Submillimeter_Telescope_Experiment

（8）NANTEN2 Observatory，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/NANTEN2_Observatory

（9）Atacama Cosmology Telescope，維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Cosmology_Telescope

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