[黃礽耀 sfiawong]

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世界最大射電天文台在澳洲和南非開建，巨型望遠鏡陣列超靈敏

時間:2022-12-7



SKA-Low天線陣列構想圖。圖片來源：DISR

經過30年的規劃和談判，世界最大的射電天文台——平方公裡陣列（SKA）本周開始動工。這台巨大的儀器將在澳大利亞和非洲建造，它將收集天體發出的射電信號，並有望為研究天文學中的一些最神秘問題提供線索，如暗物質的本質和星系的形成方式。

“我們基本上是在為這台儀器的未來50年奠定基礎。”這台望遠鏡在南非的建造負責人Lindsay Magnus說，“這令人興奮——它是一項長期的遺產。”

人們最初設想的巨型望遠鏡由兩台設備組成，一台位於澳大利亞，另一台位於南非，分別被稱為SKA-Low和SKA-Mid。其天線之間的距離之遠、數量之多，意味著望遠鏡陣列將以前所未有的靈敏度接收射電信號。SKA-Low將檢測50MHz～350MHz的頻率，而SKA-Mid將檢測350MHz～15.4GHz的頻率。

SKA將分階段建造，第一階段將耗費13億歐元，預計於2028年完工，另外還有7億歐元被指定作為未來10年望遠鏡的運行費用。SKA的最終目標是在南非和非洲伙伴國家建造數千座天線，在澳大利亞建造100萬座天線，總收集面積達1平方公裡。第一階段約占整個工程計劃的1/10。

澳大利亞的SKA-Low望遠鏡將由大約13.1萬根天線組成，每根天線都像兩米高的金屬絲聖誕樹。由256根天線組成的500多個陣列將點綴在天文台的紅土之上，後者已更名為CSIRO默奇森射電天文台。其中最早的4個陣列將於2024年開始收集數據，所有陣列將於2028年完成。

科學家渴望用新天線收集數據。澳大利亞聯邦科學與工業研究組織空間和天文學主任Douglas Bock說：“SKA-Low的靈敏度將使我們以迄今最詳細的方式，觀察遙遠的宇宙。這特別令人興奮，因為我們對宇宙的前10億年知之甚少。”

“但最令人興奮的，將是那些在設計望遠鏡時‘都不知道存在’的現象。”SKA-Low望遠鏡負責人Sarah Pearce說。

12月5日，建造第一座南非巨型SKA-Mid望遠鏡天線的准備工作開啟。這些天線由197根天線組成，在幹旱的卡魯地區延伸約150公裡。2024年將建成4座天線，2028年將增加更多。

南非已有的由64座碟形天線構成的MeerKAT望遠鏡最終將納入SKA-Mid望遠鏡。2022年初，一個國際團隊利用MeerKAT數據發布了迄今最細致的銀河系中心圖像，以及從銀河系黑洞發出的神秘射電線圖像。作為擴建項目的一部分，南非政府和德國馬克斯·普朗克協會將為該望遠鏡再增加20個碟形天線。MeerKAT將在2027年建設結束時並入SKA-Mid。

荷蘭射電天文研究所天文學家、MeerKAT的MHONGOOSE大型星系形成觀測計劃首席研究員Erwin de Blok說：“SKA將是科學向前邁出的一大步。SKA-Mid將幫助我們更詳細地研究附近的星系，並直接探測進入星系的氣體流和導致恒星形成的過程。”

然而，南非射電天文台負責人Pontsho Maruping表示，SKA-Mid的建造將會幹擾MeerKAT的觀測。射電望遠鏡對車輛和通信設備發出的無線電波特別敏感。我們將竭盡所能確保觀察不會被過度打斷。她透露，MeerKAT將繼續觀測，直到2027年並入SKA-Mid。

據悉，總部位於英國的SKA政府間組織已公布了5億歐元的建築招標項目，其中約70%的合同必須提供給成員國的工業部門。該組織目前有8個正式成員，即澳大利亞、中國、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、瑞士和英國，法國也計劃加入。