無(wú)線電天線站藝術(shù)圖。每個(gè)站有 256 個(gè)天線，SKA-Low 望遠(yuǎn)鏡將有 512 個(gè)站。
圖片來(lái)源：澳大利亞《對(duì)話》網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道
碟形天線原型：南非站點(diǎn)將安裝拋物面天線。
圖片來(lái)源：英國(guó)BBC網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道
科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者?張佳欣
據(jù)英國(guó)廣播電視公司（BBC）報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月5日，世界最大綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡——平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA）開(kāi)始施工。
SKA天文臺(tái)是一項(xiàng)醞釀了30年的全球項(xiàng)目，是來(lái)自世界各地的天文學(xué)家的心血結(jié)晶。該項(xiàng)目包含建設(shè)兩個(gè)巨大的望遠(yuǎn)鏡陣列：一個(gè)在澳大利亞，另一個(gè)在南非。該項(xiàng)目希望為天文學(xué)家提供前所未有的視野，探索“宇宙第一縷曙光”，揭示天文學(xué)中一些最神秘的問(wèn)題，比如暗物質(zhì)的性質(zhì)和星系是如何形成的。
澳大利亞科廷大學(xué)SKA-Low首席運(yùn)營(yíng)科學(xué)家凱瑟琳·特羅特在《對(duì)話》雜志上發(fā)文稱(chēng)，天文學(xué)家將使用望遠(yuǎn)鏡在宇宙時(shí)間內(nèi)追蹤氫氣，并在極端環(huán)境中精確測(cè)量重力。更重要的是，他們希望發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)恒星周?chē)纬尚行堑脑茖又写嬖趶?fù)雜的分子，這可能是宇宙其他地方生命的早期跡象。
什么是SKA天文臺(tái)
SKA由多國(guó)政府及國(guó)家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合籌資和參與。政府間國(guó)際組織SKA天文臺(tái)總部設(shè)在英國(guó)，世界各地的合作者利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和軟件來(lái)挖掘望遠(yuǎn)鏡信號(hào)。
《自然》在線版發(fā)文介紹稱(chēng)，該組織目前有8個(gè)正式成員：澳大利亞、中國(guó)、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、瑞士和英國(guó)。
位于南非的望遠(yuǎn)鏡（SKA-Mid）將使用197個(gè)射電碟狀天線來(lái)觀測(cè)從350兆赫到15千兆赫的中頻無(wú)線電波。它將研究中子星的極端環(huán)境，新形成的行星周?chē)挠袡C(jī)分子，以及迄今最大尺度上的宇宙結(jié)構(gòu)。
位于西澳大利亞的望遠(yuǎn)鏡（SKA-Low）將觀測(cè)到更低的從50兆赫到350兆赫的頻率，在74公里長(zhǎng)的內(nèi)陸地區(qū)分布著512個(gè)無(wú)線電天線站。
調(diào)諧到宇宙
經(jīng)過(guò)幾十年的規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和測(cè)試，領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的8個(gè)國(guó)家的代表團(tuán)5日在西澳大利亞偏遠(yuǎn)的默奇森郡和南非北開(kāi)普省的卡魯舉行了儀式，標(biāo)志著現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)的開(kāi)始。預(yù)計(jì)SKA將在2028年完工。
南非的SKA-Mid望遠(yuǎn)鏡延伸約150公里。由64個(gè)碟狀天線組成的MeerKAT望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)存在于該站點(diǎn)。今年初，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)使用MeerKAT數(shù)據(jù)發(fā)布了迄今為止最詳細(xì)的銀河系中心圖像，以及銀河系黑洞發(fā)出的神秘射電暴圖像。作為擴(kuò)建項(xiàng)目的一部分，南非政府和德國(guó)馬克斯·普朗克學(xué)會(huì)正在為望遠(yuǎn)鏡增加另外20個(gè)天線。MeerKAT將在2027年建設(shè)結(jié)束時(shí)并入SKA-Mid。
SKA-Low望遠(yuǎn)鏡則包含大約13.1萬(wàn)個(gè)偶極天線，每個(gè)天線都類(lèi)似于兩米高的電線圣誕樹(shù)。由256根天線組成的512個(gè)陣列將點(diǎn)綴在場(chǎng)地的紅沙灘上。每個(gè)站天線發(fā)出的信號(hào)將被電子組合，指向天空的不同部分，形成單一的視圖。
這些天線調(diào)諧到50兆赫到350兆赫的低無(wú)線電頻率。在這些頻率下，無(wú)線電波非常長(zhǎng)，相當(dāng)于一個(gè)人的身高。相反，偶極天線的工作方式很像電視天線，來(lái)自宇宙的無(wú)線電波會(huì)激發(fā)其金屬臂內(nèi)的電子。
總體而言，這些偶極天線將提供迄今為止最深和最寬廣的宇宙視野。
凝視“宇宙黎明”
特羅特稱(chēng)，SKA望遠(yuǎn)鏡將使人們能夠看到宇宙的最開(kāi)始，也就是第一批恒星和星系形成的時(shí)候。這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期在130多億年前，被稱(chēng)為“宇宙黎明”，即恒星和星系開(kāi)始形成，第一次照亮宇宙。
“宇宙黎明”標(biāo)志著宇宙黑暗時(shí)代的結(jié)束，這是大爆炸之后的一個(gè)時(shí)期，當(dāng)時(shí)宇宙已經(jīng)通過(guò)膨脹冷卻了下來(lái)。所有剩下的就是早期宇宙光線無(wú)處不在的背景光芒，以及一個(gè)充滿(mǎn)暗物質(zhì)、氫和氦的中性原子的宇宙。
來(lái)自第一批恒星的光改變了宇宙，“撕裂”了中性氫原子中的電子和質(zhì)子。宇宙從黑暗到光明，從中性到電離。
SKA天文臺(tái)將在低無(wú)線電頻率下繪制中性氫霧的地圖，這將使科學(xué)家能夠探索最早的恒星和星系的出生和死亡。對(duì)這一關(guān)鍵時(shí)期的探索是人們理解宇宙生命故事的最后一塊缺失的拼圖。
超乎想象的奧秘
科廷大學(xué)射電天文學(xué)資深博士后研究員丹尼·普萊斯博士說(shuō)：“關(guān)于SKA的靈敏度，它能檢測(cè)到2.25億公里外火星上一名宇航員口袋里的手機(jī)?！备钊伺d奮的是，如果附近的恒星上有智能社會(huì)，并且擁有與我們類(lèi)似的技術(shù)，SKA就可檢測(cè)到他們的無(wú)線電和電信網(wǎng)絡(luò)聚合“泄漏”的輻射。
除此之外，SKA-Low低頻望遠(yuǎn)鏡還將為脈沖星的旋轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)，并幫助人們了解太陽(yáng)——人類(lèi)自己的恒星，以及人們?cè)诘厍蛏仙畹目臻g環(huán)境。
SKA-Low負(fù)責(zé)人薩拉·皮爾斯博士表示，該天文臺(tái)將“定義射電天文學(xué)的未來(lái)50年，繪制星系的誕生和消亡圖，尋找新類(lèi)型的引力波，并擴(kuò)大我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)”。她補(bǔ)充說(shuō)：“SKA望遠(yuǎn)鏡的靈敏度足以探測(cè)到繞著一顆恒星運(yùn)行數(shù)十光年的行星上的信號(hào)，因此有望回答人類(lèi)最大的問(wèn)題：我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？”
SKA被科學(xué)家描述為游戲改變者和天文學(xué)研究的一個(gè)重要里程碑。
有了這樣一個(gè)規(guī)模和力量如此強(qiáng)大的天文臺(tái)，人們一定能在不遠(yuǎn)的將來(lái)做出前所未有的發(fā)現(xiàn)，揭開(kāi)宇宙的神秘面紗。
