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宇宙之眼:中国天文望远镜如何领航深空探索之旅?

   时间:2024-12-14 13:07:53 来源:天荒地未老作者:天荒地未老编辑:瑞雪 发表评论无障碍通道

在清华大学“人文清华讲坛”上,天文系副主任蔡峥为观众带来了一场关于宇宙探索的精彩演讲。他不仅是深空技术中心的副主任,还是在国际知名杂志如Science和Nature Astronomy上发表过代表作的杰出学者,曾荣获第六届“科学探索奖”及清华大学学术新人奖,其研究成果更是入选了清华大学最受师生关注的十大亮点成果。

蔡峥以幽默的方式回应了人们对天文系工作的好奇:“我们是研究宇宙的。”他引用了《淮南子》中的古语“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”,解释了宇宙即为空间与时间的结合。人类对宇宙的探索,自古以来便未停歇。

追溯历史,古埃及人根据天狼星制定了最早的太阳历,古巴比伦人划分了黄道带星座,而中国的陶寺遗址则发现了4000多年前的观象台,这是目前世界上已知最古老的观象台遗址。从河南登封的测景台,到东汉张衡的浑天仪,再到元代郭守敬的《授时历》,中国天文学的发展历史悠久。

进入现代,丹麦天文学家第谷建立了世界上最早的大型天文台,提供了十六世纪最完整、最精密的观察资料。伽利略发明了望远镜,开启了天文学的新纪元。牛顿的反射式望远镜更是推动了科学的发展,这些发现直接启发了第一次工业革命。

蔡峥还提到了现代宇宙观测的开端——爱因斯坦的广义相对论。美国天文学家爱德温·哈勃观测到河外星系的膨胀,为大爆炸理论提供了重要证据。二十世纪末的观测进一步表明,宇宙正在暗能量的驱使下加速膨胀。而进入新世纪,人类对系外行星的研究也从“发现模式”迈入了大数据“统计模式”。

蔡峥指出,人类观测宇宙的目的随时代而变化。古人为了历法更替、农业生产等观测宇宙,而今天,观测宇宙则是为了认识整个宇宙。宇宙的大小接近900亿光年,年龄约为138亿年。其中,暗能量和暗物质占据了宇宙的大部分,而可见物质仅占5%。

现代宇宙观测不仅增进人类知识和技术,还涉及空天领域、国家安全、经济发展等多方面。例如,为观测暗弱的深空天体信号而发明的背照式CCD,不仅改变了拍照技术,还对人工智能的发展产生了重要影响。WiFi技术也是在探索“霍金辐射”中研发出来的。

蔡峥还介绍了人类观测宇宙的方式,包括光学望远镜、射电天文学观测、X射线和伽马射线观测以及引力波观测。近十年来,深空探测和天体物理方面的研究成果已多次获得诺贝尔奖,未来十年,宇宙探测发展将呈现进一步加速态势。

他特别提到了由清华大学领导的下一代天文装备——多目标宽视场光谱巡天望远镜(MUST)。MUST的主镜口径为6.5米,拥有7平方度的视场,一次曝光就能覆盖30个满月的视野,从中得到2万个天体的光谱。这样的配置将开启人类第五阶段的光谱巡天,为人类认识宇宙提供“升维”的帮助。

自2019年立项以来,MUST已吸收多渠道资金达10亿元,相关建设已取得重要进展。多个国际权威报告表示,这样一台光谱巡天望远镜,将是国际上在十亿元人民币左右的小投入下,还能够取得重大基础研究突破的绝佳选择。蔡峥表示,期待在各界共同努力下,MUST能够抓住机遇,在探索宇宙中“未知的未知”的道路上,贡献来自中国的重要力量。

 
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