柯士甸德州大學天文學家重提在月球上建立終極大型望遠鏡的計劃

柯士甸德州大學（University of Texas at Austin）天文學博士後研究員安娜·紹爾（Anna Schauer）領導的研究小組發現，十年前美國太空總署擱置的望遠鏡想法可以解決其它望遠鏡無法解決的問題：它能夠研究宇宙中的第一批恆星。

研究理論家沃爾克·布洛姆（Volker Bromm）教授指出，在整個天文學的歷史中，望遠鏡變得越來越強大，使我們能夠探測相繼更早的宇宙射線的源頭，甚至比大爆炸還要近。即將到來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將到達星系首次形成的時間。但是理論預測，甚至還有更早的時間，當時星系尚不存在，而是單個恆星首先形成的地方-難以捉摸的第三代恆星。這一刻非常初亮的時刻甚至超出了強大的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能力，而是需要一個終極望遠鏡。”

第一批恆星大約在130億年前形成。它們是獨特的，由氫氣和氦氣混合而成，可能比太陽大幾十或一百倍。紹爾博士新計算結果顯示，以前提出的設施，即見從月球表面運行的液體鏡望遠鏡，可以研究這些恆星。該設施由亞利桑那大學的羅傑·安吉爾（Roger Angel）教授領導的團隊在2008年提出，稱為月球液體鏡面望遠鏡（Lunar Liquid-Mirror Telescope）。

美國太空總署在十年前就對這個計劃進行分析，但決定不繼續該項目。根據柯士甸德州大學麥當勞天文台的資深研究科學家尼夫·德羅里（Niv Drory）的說法，當時還沒有支持尋找最早恆星的科學，現時這款望遠鏡非常適合解決這個問題。

紹爾博士為稱為終極大望遠鏡（Ultimately Large Telescope）草擬計劃中一台直徑一百米的月球液體鏡望遠鏡。它可以從月球表面自動運行，從月球上的太陽能收集站接收電力，並將數據中繼到月球軌道上的衛星。

望遠鏡的鏡子不是液體玻璃，而是液體製成的，因為它更輕，更便宜。容易運送到月球。望遠鏡的鏡子是一桶旋轉的液體，上面是金屬（因而反射）的液體。（以前的液體鏡望遠鏡使用汞。）桶會連續旋轉，以使液體表面保持正確的拋物面形狀，用作鏡子。

望遠鏡是靜止的，位於月球北極或南極的隕石坑內。要研究宇宙第一批恆星，它將連續地盯著同一片天空，從它們中收集盡可能多的光。

布洛姆教授說：我們生活在一個由星星組成的宇宙中，這是一個關鍵問題，恆星的形成是如何在宇宙歷史早期發展。當大爆炸所設定的原始條件讓位於不斷增長的宇宙時，第一批恆星的出現標誌著宇宙歷史上的關鍵轉變。最終將生命帶給像我們這樣的行星，出現生命和智慧生物。

第一束光的這一時刻超出了當前或近距望遠鏡的能力。因此，考慮終極大望遠鏡是很重要，它能夠在時空邊緣直接觀測那些難以捉摸的第一顆恆星。

研究小組建議天文學界重新考慮擱置的月球液體鏡望遠鏡計劃，以此作為研究宇宙中這些第一批恆星的方式。

【圖、文：節譯自柯士甸德州大學麥當勞天文台2020年11月16日新聞公佈】研究全文刊登在稍後出版的《天體物理學報》