歐洲南方天文臺

劉艷

歐洲南方天文臺是歐洲多國的天文學(xué)家合作創(chuàng)建的國際性機(jī)構(gòu)，建成于20世紀(jì)60年代末，總部位于德國慕尼黑北部的加興，主要觀測設(shè)施建在智利圣地亞哥以北600千米處的拉西拉山上。作為天文領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，歐洲南方天文臺的研究領(lǐng)域有恒星、星系、星際物質(zhì)、星系團(tuán)、類星體、X射線天文學(xué)、伽馬射線天文學(xué)、射電天文學(xué)和天文儀器與技術(shù)方法等。

對現(xiàn)代天文學(xué)來說，天文望遠(yuǎn)鏡是觀測天體的重要工具，可以毫不夸張地說，沒有望遠(yuǎn)鏡的誕生和發(fā)展，就沒有現(xiàn)代天文學(xué)。隨著望遠(yuǎn)鏡各方面性能的改進(jìn)和提高，天文學(xué)也正經(jīng)歷著巨大的飛躍，迅速推進(jìn)著人類對宇宙的認(rèn)識。

天文望遠(yuǎn)鏡誕生400年以來，已經(jīng)從小型手控目視觀測裝置發(fā)展到由計算機(jī)控制全數(shù)字輸出的大型精密儀器。在此過程中，有兩個性能特別重要：①聚光能力或口徑大小（以檢測較暗和較遠(yuǎn)物體）；②圖像清晰度或角度分辨率（以檢測較小和細(xì)微的物體）。

在研制天文望遠(yuǎn)鏡方面，歐洲南方天文臺已經(jīng)開發(fā)出幾種先進(jìn)技術(shù)，既能夠建造大口徑望遠(yuǎn)鏡，又能保持很高的光學(xué)精度。

目前已在大多數(shù)現(xiàn)代中型和大型望遠(yuǎn)鏡中使用的技術(shù)是主動光學(xué)技術(shù)。通過柔性鏡與致動器配對來保持最佳圖像質(zhì)量，在觀察時致動器可主動調(diào)整鏡片形狀。

鏡片越大，其理論分辨率越大。但即使在最佳的天文觀測場地，由于大氣湍流引起的失真，大型地面望遠(yuǎn)鏡觀察可見光波段并不比20厘米至40厘米口徑的望遠(yuǎn)鏡清晰。對一臺口徑4米的望遠(yuǎn)鏡來說，大氣湍流使其分辨率降低超過一個數(shù)量級，同時星像中心的清晰度只有1%。美國航空航天局和歐洲空間局聯(lián)合發(fā)射哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的主要原因之一，就是為了避免圖像拖尾。目前，一些現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡可通過自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)減少大氣湍流的影響。歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）是自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的領(lǐng)軍者，它徹底改變了地面天文學(xué)。

將兩個或多個望遠(yuǎn)鏡收集的光合并在一起的方法稱為干涉測量技術(shù)，這種技術(shù)可以將分辨率提高，遠(yuǎn)超過單個望遠(yuǎn)鏡的分辨率范圍。在帕瑞納，歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀（VLTI）是這個領(lǐng)域的先驅(qū)。

除了大氣湍流之外，望遠(yuǎn)鏡本身也能引起天文觀測誤差；鏡片和結(jié)構(gòu)部件的制造誤差以及設(shè)備操作不規(guī)范，都會影響觀測結(jié)果。多年來，歐洲南方天文臺的工程師進(jìn)行了一系列改進(jìn)，以盡量減少由于望遠(yuǎn)鏡機(jī)械運(yùn)動引起的磨損誤差和熱損傷。這些改進(jìn)包括：改進(jìn)鏡面修磨和拋光技術(shù)，設(shè)計堅固的支撐結(jié)構(gòu)和鏡片以減少變形；溫度變化時，低膨脹系數(shù)的玻璃也能減少鏡面失真；為了減少望遠(yuǎn)鏡圓頂內(nèi)很小卻明顯的大氣湍流和電機(jī)熱量損失，望遠(yuǎn)鏡通常在晚上工作，這樣保護(hù)望遠(yuǎn)鏡免受風(fēng)力影響的圓頂也能在白天得到冷卻。

可以說，歐洲南方天文臺為歐洲天文學(xué)家提供了最先進(jìn)的設(shè)施，并促進(jìn)和組織了天文研究方面的合作，在歐洲天文和天體物理研究領(lǐng)域發(fā)揮了決定性的作用。