基本介紹
- 中文名：甚大望遠鏡
- 外文名：Very Large Telescope，VLT
- 建成時間：2012年2月
- 位置：智利帕瑞納天文台
- 建設方：歐洲南方天文台
- 規模：4台（單個口徑8.2m）
- 總投資：超過5億美元
產品簡介,主要設計參數,VLT的特點,歐南台,VLT觀測成就,
產品簡介
甚大望遠鏡（以下簡稱VLT）由安放在海拔2632米的色洛·帕瑞那頂端的4架同樣的8.2米望遠鏡組成。主鏡面重22噸，但它的厚度僅18厘米，位於智利海港城市安托法加斯塔南面130千米的色洛·帕瑞那，兀立於阿塔卡馬沙漠中，是地球上最乾燥的地區之一，非常適合天文觀測。由8個歐洲國家組建的歐洲南方天文台建造的甚大望遠鏡價值5億美元，是1987年獲得批准的，世界上唯一一架按預期計畫和預算建成的大望遠鏡。
甚大望遠鏡
甚大望遠鏡4架望遠鏡用當地的普敦哥語言命名，分別叫做Antu、Kueyen、Melipal和Yepun，它們的含義是太陽、月亮、南十字和天狼星。這些名字是一個智利女學生在歐洲南方天文台發起的競賽中提出的。Antu是最早建成的，於1998年春開始試觀測，1999年4月交付天文學家使用，裝備了靈敏的紅外和光學波段照相機及攝譜儀。天文學家已經利用它研究彗星、原行星盤、行星狀星雲、超行星遺蹟和遙遠射電星系。
第二架望遠鏡Kueyen於1999年3月進行試觀測，在經過1年的調試後於2000年4月交付天文學家使用。它的主要儀器是兩架大型攝譜儀，預計在未來的10年內可以獲得50萬個恆星光譜。另外，Kueyen還可以拍攝可見光圖像。
第三架望遠鏡Melipal於2000年1月開始試觀測並繼續調試。它的第一件科學儀器是攝譜儀，主要的設計目的是研究早期宇宙及遙遠星系。望遠鏡將配備補償大氣湍動的自適應光學系統。在4架望遠鏡中，Melipal是最適合宇宙學研究的。
第四架望遠鏡Yepun於2000年7月開始試觀測。它的機械結構建成於1999年5月，8.2米的主鏡於2000年4月到達色洛·帕瑞那。它有世界上最好的光學鏡面，表面精度達到了8.5納米。假如美國的地形平整如Yepun的主鏡，那么它的最高山峰將低於2.5厘米。
2005年和2006年，歐洲南方天文台在甚大望遠鏡近旁相繼建造了4台口徑1.8米的輔助望遠鏡，它們與4台8.2米望遠鏡共同組成甚大望遠鏡干涉儀（VLTI）。這些輔助望遠鏡不會顯著增加干涉儀的聚光面積，但是可以增加基線數目，改善成像質量。
主要設計參數
歐洲南方天文台從1986年起開始研製由4台口徑均為8m的望遠鏡組成的一台等效口徑為16m的光學望遠鏡。4台8m望遠鏡排列在一條直線上，其中每台8m望遠鏡的主鏡焦比均為f/2，光學系統為R-C系統，有兩個Nasmyth焦點，焦比為f/15，視場為0.5°，還有一個折軸焦點。每個甚大望遠鏡的主鏡口徑均為8.2m，焦比為f/2，重量為22t，厚18cm，採用R-C式光學系統，470t重的機架漂浮在0.05mm厚的油膜上，可以靈活地轉動。採用直接驅動，電機直徑為16m，並用鋼帶碼測量轉角以達到高精度。該望遠鏡採用地平裝置，主鏡採用主動光學系統支持，下方安裝了有150個促動器的主動光學系統。其指向精度為1″，跟蹤精度為0.05″，鏡筒重量為100t，叉臂重量不到120t，風速為100km/h時副鏡形變誤差為0.4mm。
VLT望遠鏡結構示意圖
VLT望遠鏡結構示意圖該望遠鏡安裝在智利安托法加斯塔以南130km的帕瑞納天文台，海拔高度2632m，氣候乾燥，為沙漠類型裸岩地貌，一年中晴夜數多達340個，視寧度達到0.5″，十分有利於天文觀測。VLT圓頂用了製冷設備，白天圓頂內一直製冷到晚上預計的觀測時夜間外界溫度，觀測時可很快達到望遠鏡周圍與外界溫度一致，保持良好圓頂視寧度。主鏡周圍有八台小風扇，必要時貼向鏡面吹風而改善鏡面視寧度。所有電控櫃內均有製冷劑將發出的熱量帶走。
VLT的特點
首先，VLT的適應性強，它的四架子望遠鏡，既可單獨使用，又可以多種方式組合起來使用；第二，VLT共配備了11種照相機，包括從近紫外到中紅外的各個波段，它的觀測計畫是雄心勃勃的；第三，也是最重要的一點，它的四架子望遠鏡可以作為光學干涉儀來工作。當它作為干涉儀工作時，它的聚光能力相當於一架口徑16米的望遠鏡，比海爾望遠鏡高10倍，比凱克望遠鏡高2.5倍。而它的角解析度可達0.0005角秒，比哈勃空間望遠鏡高50倍，這意味著可以分辨距其64萬千米的一輛小轎車的兩個前車燈。為了能夠得到如此高的解析度，歐南台為VLT建造了三架口徑1.8米的輔助望遠鏡。輔助望遠鏡可以安置在附近不同的地方，增加干涉儀基線的數目，達到提高解析度的目的。
甚大望遠鏡的主鏡
甚大望遠鏡的主鏡歐南台
20世紀50年代，歐洲的天文學家對於當時剛建好的美國帕洛馬山口徑5.08米的海爾望遠鏡感觸極深。1954年，歐洲的物理學家聯合起來建立了歐洲粒子物理實驗室，這個實驗室使得歐洲的研究者能聯合起來建造強大的粒子加速器。這一事實給歐洲的天文學家很大的啟發，他們很自然地想到也應該聯合起來去推動未來的大型望遠鏡計畫。
著名的荷蘭天文學J.H.奧爾特和德國天文學家W.巴德努力倡導這一想法。經過將近十年的外交探討之後，五個歐洲國家，比利時、法國、德國、荷蘭和瑞典終於達成了共識。1962年10月5日，由這五個國家聯合組建的歐洲南方天文台（簡稱歐南台）終於宣告成立了。之所以叫做歐洲南方天文台，是因為歐洲的天文學家注意到人類對南天天體知識的不足，他們渴望在南半球建立一個擁有強大儀器的天文台以促進和組織南天的天文學觀測。後來又有丹麥、義大利和瑞士先後加入了歐南台，使歐南台的成員國達到了八個。而英國因在南半球已有澳大利亞和南非的觀測基地則不再參加歐南台的活動。
早在歐南台還未宣告成立時，即從1955年起，參與歐南台籌建的天文學家就曾進行了選擇最佳台址的工作。他們曾經派人到非洲的卡拉哈迪大沙漠作過考察，但沒有找到十分理想的台址。60年代初期，美國的考察隊告訴他們在南美的智利可以找到更好的台址。於是，1964年4月，歐南台的科學家們又考察了智利。這回，他們選擇了聖地亞哥以北約600千米的阿塔卡馬沙漠中的拉西亞山（西班牙語鞍狀山之意）。這座山海拔2400米，山頂上的氣象條件很適合天文觀測，令歐南台的天文學家非常滿意。
經過很長時間的征地談判，歐南台終於從智利政府那裡購到了一塊以拉西亞山為中心的800平方千米的土地。從此，歐南台的這個台址成為全世界最大的一塊“飛地”（在某國境內的外國領地）。1969年3月25日，在拉西亞山上舉行了正式的剪彩儀式，從此以後，幾乎每年都有新的儀器設備在這裡安家落戶。例如，1976年安裝了歐南台盼望已久的最大設備——3.6米口徑反射望遠鏡；1980年又為它配備了一架1.4米口徑輔助望遠鏡；1984年，西德的2.2米口徑望遠鏡運抵這裡；1987年，瑞典的15米口徑亞毫米波射電望遠鏡使得拉西亞山上的望遠鏡總數達到了14台；1989年，一台3.5米口徑新技術望遠鏡又打破了這一紀錄。歐南台的研究領域涉及恆星、星系、星際物質、星系團和類星體等許多方面，拉西亞山也因此成為幾乎可與夏威夷莫納克亞山媲美的又一觀測聖地。
歐南台的總部設在慕尼黑北郊的加興，這是德國政府送給歐南台的一份厚禮，歐南台的技術和行政部分都集中在這兒。歐洲和世界各地的許多天文學家經常在這裡會晤，討論問題。令人興奮的是，1987年7月，歐南台在加興與拉西亞山之間建立起來一條永久的衛星通信線路。這條衛星線路使得天文學家在加興的辦公室里就能控制拉西亞山上的望遠鏡的指向，利用電視看到望遠鏡視場內的圖像，也能控制望遠鏡的終端設備，如在底片曝光過程中的導星（大型天文望遠鏡上都附有一個小望遠鏡，在大望遠鏡跟蹤拍攝天體照片的過程中，小望遠鏡通過目鏡隨時監視跟蹤情況，糾正偏差，保證跟蹤的精度，簡稱導星），接收光譜的數字記錄信息或CCD圖像。計算機中的圖像處理軟體能夠及時處理觀測到的數據，這樣觀測者就能隨時知道觀測的質量以便及時採取相應措施。
至此，天文學家可以不需遠涉重洋地跑到拉西亞山上，坐在加興的辦公室里就可以進行觀測了，所以他們的觀測時間可以有長有短；另外，對於同時提出的幾種觀測項目，可以挑選出最適合當晚觀測條件的有利項目來進行觀測，這不僅給觀測者帶來極大的方便，而且能更有效地使用望遠鏡。
VLT觀測成就
獵戶座星雲觀測
歐洲南方天文台的甚大望遠鏡（ VLT）日前對獵戶座星雲的中心展開了迄今為止最為深入的觀測。有關研究成果挑戰了此前被廣泛接受的對獵戶座星雲的形成及歷史的認識。
獵戶座是赤道帶星座之一，非常著名的獵戶座大星雲就位於其中，跨度約 24 光年，是正在產生新恆星的一個龐大氣體塵埃雲。這些恆星形成區中包含大量氫原子氣體、年輕的熾熱恆星、原行星盤以及以高速掃過物質的恆星噴流，而獵戶座星雲亮度很高，甚至在地球上肉眼可見，一直以來，其理想的相對距離和觀測條件為人們提供了探索恆星形成理論的重要條件。
此次，智利和德國的天文學家們利用歐洲南方天文台位於智利的甚大望遠鏡，對獵戶座大星雲展開了最為全面也最為深刻的一次剖析。望遠鏡配備的強大HAWK-I 紅外儀，不僅為人們呈現了壯觀美麗的圖片，還揭示了是以往所知的十倍數量的褐矮星及獨立的具有行星質量的天體。
褐矮星的構成類似恆星，但因質量不夠大沒能點燃聚變反應。雖然被叫做“失敗的恆星”，但研究人員表示，發現這種低質量星體的存在本身就是一件令人興奮的事，因為它們存在的形式正取決於其所處的環境，這對天文學家來說就是“意想不到的財富”，可以幫助更好地洞察恆星形成的歷史。
測定最大黃特超巨星
歐洲南方天文台（ESO）的甚大望遠鏡干涉儀（VLTI）揭示了最大的黃特超巨星的秘密——它現已位居十大體積最大恆星之列。根據VLTI的測定，它的直徑超過太陽1300倍，是雙星系統的主星。觀測持續了六年以上，部分數據來自天文愛好者，都顯示這對罕見而非凡的天體處於迅猛變化中，正處於其生命中極為短暫的 （快速演化）階段。
藉助ESO的 甚大望遠鏡干涉儀（VLTI），由法國尼斯蔚藍海岸天文台的 Olivier Chesneau帶領的國際合作團隊，發現黃特超巨星 HR 5171A極為龐大——直徑超過1300個太陽，遠超預期。這使得它成為已知最大的 黃超巨星 ，並足以位列十大體積最大恆星之列——比著名的紅超巨星參宿四（獵戶座α）直徑大了約50%，亮度約為太陽的一百萬倍。
