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在北極看見黑洞 格陵蘭望遠鏡開啟天文新頁

發布時間: 2018-05-28

 位在北極、杳無人蹤的格陵蘭冰原,因為大氣透明度高,是觀測宇宙的絕佳地點。中央研究院天文及天文物理研究所與哈佛大學「哈佛-史密松天文物理中心」(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)的天文團隊,克服北極酷寒冰雪,於2017年起成功架設格陵蘭望遠鏡,並在今(2018)年4月,參與國際大型黑洞觀測計畫,未來可望為人類首次取得「超大質量黑洞」影像!

  格陵蘭望遠鏡是目前唯一一座位於北極圈內的次毫米波天文觀測站。其本身是一個口徑12公尺的電波天線,並於2011年,由美國國家科學基金會等單位授予現在的天文團隊。在中研院天文所主導下,將望遠鏡重新改裝以適應酷寒環境,並搬遷到格陵蘭。它能與位於夏威夷的次毫米波陣列(簡稱為SMA,中研院天文所與史密松中心的合作計畫)、James Clerk Maxwell Telescope(簡稱為JCMT,由東亞天文臺運營,臺灣有參與),及位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(簡稱為ALMA),形成一個接近地球直徑的陣列式望遠鏡。

  中研院天文所與臺灣「國家中山科學研究院」攜手合作,於2016年在格陵蘭當地開始組裝(圖一),使望遠鏡更能適應日後在格陵蘭冰層酷寒氣候運作,並裝設一具由天文所製作的接收機系統(圖二)。目前望遠鏡位於格陵蘭美國空軍基地。未來預計安置於格陵蘭冰層最高點的「峰頂基地」,希望該地大氣中更低的水氣含量,能取得望遠鏡更佳解析力。

  格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂表示:「在很短時間內,要在溫度經常低於攝氏零下30度的嚴峻環境中架好一座新望遠鏡,必須克服很多困難,而今它已成為北極唯一的次毫米波電波望遠鏡。」

  天文所團隊在2017年12月開始格陵蘭望遠鏡的調校作業,並於當月第一次接收到來自太空的電波訊號。在2018年初,格陵蘭望遠鏡與智利的ALMA進行同步觀測。從這兩個相距將近一萬公里的地點,觀測同樣天文目標,並成功獲得其間的干涉條紋。團隊中史密松天文中心(CfA)的科學家Nimesh Patel 表示:「獲得干涉條紋表示我們對格陵蘭望遠鏡的諸多期待已經成真,一切符合計畫。」CfA的格陵蘭望遠鏡資深專案經理Timothy Norton也表示:「我們現在可以宣佈,準備開始從格陵蘭探索宇宙了!感謝大家共同努力才有今天,令人興奮。」

  格陵蘭望遠鏡於2018年4月中加入「事件視界望遠鏡」(EHT)全球陣列計畫的觀測(圖三)。此計畫目標是透過全球各地眾多電波望遠鏡相連,形成高影像解析度的全球陣列,觀測星系中的超大質量黑洞,並進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論。格陵蘭望遠鏡加入EHT觀測後,與夏威夷的SMA、JCMT、智利的ALMA及歐洲、南極等地的望遠鏡形成陣列,其影像解析能力比全世界最強的光學望遠鏡還高1,000倍,相當於從地球上清楚的看到月球上的一顆棒球。

  格陵蘭望遠鏡的計劃科學家、中研院天文所副研究員淺田圭一表示:「格陵蘭望遠鏡是國際陣列的重要新成員,它使該陣列的電波天線間距離能拉得更遠,取得更高解析力。我們很榮幸格陵蘭望遠鏡能加入這個具有歷史意義的計畫。」

  格陵蘭望遠鏡部分經費來自科技部(原國科會)補助臺灣參與「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)」北美的計畫。格陵蘭望遠鏡和智利的ALMA形成地球南北向的最長基線(約1萬公里),為ALMA在「特長基線」觀測工作,提供一個重要、獨特的超長基線。


格陵蘭望遠鏡計畫相關網站:http://vlbi.asiaa.sinica.edu.tw/https://www.cfa.harvard.edu/greenland12m/
EHT計畫相關網站:https://eventhorizontelescope.org


圖一:格陵蘭望遠鏡於格陵蘭空軍基地現況照片(相片提供:陳明堂)。

圖二:中研院自製的86 GHz接收機(相片提供:韓之強)。

圖三:於EHT連線演習期間,工作團隊在格陵蘭空軍基地的格陵蘭望遠鏡控制室內合照。由左至右:陳明堂(天文所)、Nimesh Patel(史密松天文臺)、劉冠宇(天文所/東亞天文臺)、淺田圭一(天文所)及西岡宏朗(天文所)。
 

新聞聯絡人 關閉
  • 松下聰樹(Dr. Satoki Matsushita),研究員,中央研究院天文及天文物理研究所

    (Tel) 02-2366-5475,satoki@asiaa.sinica.edu.tw

  • 陳明堂,研究員,中央研究院天文及天文物理研究所

    (Tel) 02-2366-5348,mtchen@asiaa.sinica.edu.tw

  • 陳昶宏,中央研究院秘書處公關科

    (02) 2789-8059,changhung@as.edu.tw

  • 黃詩雯,中央研究院秘書處

    (02) 2789-9868,shihwen@as.edu.tw

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