激光试验开启ESO干涉测量的全新时代

上周，四束激光被投射到智利欧洲南方天文台（ESO）Paranal天文台上空。ESO今天宣布，这些激光成功创造了一个“人造星”，天文学家可以用它来测量和修正地球大气造成的模糊。

从Paranal的每个八米望远镜发射这些激光的壮观的发射场面是GRAVITY+项目的重要里程碑——这是对ESO非常大望远镜干涉仪（VLTI）进行的一次复杂升级。

GRAVITY+为VLTI解锁了更强的观测能力和更广阔的天空覆盖，使得研究更微弱、更遥远的天体成为可能。

GRAVITY+ 和欧洲南方天文台（ESO）团队在帕拉纳尔进行新激光测试观测的第一个目标是位于大麦哲伦云中塔兰图拉星云中心的一群大质量恒星。这些首次观测揭示了星云中一个明亮的物体，原本被认为是一个极其巨大的单星，实际上是两个紧密相邻的恒星的双星系统，这展示了升级后的 VLTI 的强大能力和科学潜力。

来自UCD物理学院的恒星和行星形成专家雷贝卡·加西亚·洛佩斯博士是 GRAVITY+ 财团的合作伙伴，负责仪器光谱仪的升级工作。她说：“这开启了光学干涉测量的新纪元，这将使我们能够以前所未有的细节来理解类似于我们太阳系的其他太阳系是如何形成的。”

VLTI 通过干涉测量将多个独立望远镜的光结合在一起。GRAVITY 是一个非常成功的 VLTI 仪器，已经用于生成系外行星的图像，观察近星和远星，并对围绕银河系超大质量黑洞的微弱天体进行详细观测。

GRAVITY+ 正在对望远镜进行基础设施建设，并升级 VLTI 地下隧道，在这里光束被汇聚在一起。为每个之前没有激光设备的望远镜安装激光是这个长期项目的一个关键成就，使 VLTI 成为世界上最强大的光学干涉仪。

首席研究员、德国马克斯·普朗克外星物理研究所 (MPE) 的 Frank Einsenhauer 教授说：“GRAVITY 的 VLTI 已经促成了许多意想不到的发现。我们很期待 GRAVITY+ 将如何进一步拓展边界。”

MPE 天文学家及财团成员 Taro Shimizu 博士表示：“这为观察早期遥远宇宙中的天体提供了机会，这些天体是在大爆炸后不到几亿年内形成的。”

这一系列升级已经持续了几年，包括改进的自适应光学技术——一种用于校正地球大气造成的模糊的系统，配备先进的最尖端传感器和可变形镜。

到目前为止，对于VLTI，自适应光学校正是通过指向靠近目标的明亮参考星来实现的，这限制了我们能够观察的天体数量。通过在每个望远镜上安装激光，在地球表面90公里高空创造了一个明亮的人造星，这使得VLTI能够观测整个南半球的天空，并显著提升了其观测能力。

有了这些激光，天文学家将能够研究遥远的活跃星系，直接测量驱动这些星系的超大质量黑洞的质量，还可以观察年轻的恒星及其周围形成的行星盘。

GRAVITY在过去十年中在天体物理学方面取得了重大突破。它成功测试了爱因斯坦的广义相对论（通过对引力红移的测量），因此获得了2020年诺贝尔物理学奖，得主是MPE的Reinhard Genzel教授和加利福尼亚大学的Andrea Ghez教授。UCD的Dr. Garcia Lopez是2018年论文“在银河中心大质量黑洞附近的S2星轨道中检测引力红移”的共同作者，该论文发表在天文学与天体物理学上。

此外，天文学家还利用GRAVITY找到了磁层吸积的首个观测证据，这一过程是物质如何被“喂入”新生恒星的。结果于2020年发表在《自然》杂志上，标题为“TW Hydrae中磁层吸积区域大小的测量”，Dr. Garcia Lopez为第一作者。

在Dr. Garcia Lopez的带领下，UCD参与了GRAVITY光谱仪的升级，负责提升光谱分辨率。与墨西哥国立自治大学（UNAM）合作，他们设计了一种全息光栅棱镜，将安装在光谱仪中，并负责在VTLI进行测试和安装。