SKA-Low天線陣列構(gòu)想圖。圖片來(lái)源：DISR

經(jīng)過(guò)30年的規(guī)劃和談判，世界最大的射電天文臺(tái)——平方公里陣列（SKA）本周開始動(dòng)工。這臺(tái)巨大的儀器將在澳大利亞和非洲建造，它將收集天體發(fā)出的射電信號(hào)，并有望為研究天文學(xué)中的一些最神秘問(wèn)題提供線索，如暗物質(zhì)的本質(zhì)和星系的形成方式。

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“我們基本上是在為這臺(tái)儀器的未來(lái)50年奠定基礎(chǔ)。”這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡在南非的建造負(fù)責(zé)人Lindsay Magnus說(shuō)，“這令人興奮——它是一項(xiàng)長(zhǎng)期的遺產(chǎn)?！?/p>

人們最初設(shè)想的巨型望遠(yuǎn)鏡由兩臺(tái)設(shè)備組成，一臺(tái)位于澳大利亞，另一臺(tái)位于南非，分別被稱為SKA-Low和SKA-Mid。其天線之間的距離之遠(yuǎn)、數(shù)量之多，意味著望遠(yuǎn)鏡陣列將以前所未有的靈敏度接收射電信號(hào)。SKA-Low將檢測(cè)50MHz～350MHz的頻率，而SKA-Mid將檢測(cè)350MHz～15.4GHz的頻率。

SKA將分階段建造，第一階段將耗費(fèi)13億歐元，預(yù)計(jì)于2028年完工，另外還有7億歐元被指定作為未來(lái)10年望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行費(fèi)用。SKA的最終目標(biāo)是在南非和非洲伙伴國(guó)家建造數(shù)千座天線，在澳大利亞建造100萬(wàn)座天線，總收集面積達(dá)1平方公里。第一階段約占整個(gè)工程計(jì)劃的1/10。

澳大利亞的SKA-Low望遠(yuǎn)鏡將由大約13.1萬(wàn)根天線組成，每根天線都像兩米高的金屬絲圣誕樹。由256根天線組成的500多個(gè)陣列將點(diǎn)綴在天文臺(tái)的紅土之上，后者已更名為CSIRO默奇森射電天文臺(tái)。其中最早的4個(gè)陣列將于2024年開始收集數(shù)據(jù)，所有陣列將于2028年完成。

科學(xué)家渴望用新天線收集數(shù)據(jù)。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織空間和天文學(xué)主任Douglas Bock說(shuō)：“SKA-Low的靈敏度將使我們以迄今最詳細(xì)的方式，觀察遙遠(yuǎn)的宇宙。這特別令人興奮，因?yàn)槲覀儗?duì)宇宙的前10億年知之甚少?！?/p>

“但最令人興奮的，將是那些在設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡時(shí)‘都不知道存在’的現(xiàn)象。”SKA-Low望遠(yuǎn)鏡負(fù)責(zé)人Sarah Pearce說(shuō)。

12月5日，建造第一座南非巨型SKA-Mid望遠(yuǎn)鏡天線的準(zhǔn)備工作開啟。這些天線由197根天線組成，在干旱的卡魯?shù)貐^(qū)延伸約150公里。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(gòu)成的MeerKAT望遠(yuǎn)鏡最終將納入SKA-Mid望遠(yuǎn)鏡。2022年初，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)利用MeerKAT數(shù)據(jù)發(fā)布了迄今最細(xì)致的銀河系中心圖像，以及從銀河系黑洞發(fā)出的神秘射電線圖像。作為擴(kuò)建項(xiàng)目的一部分，南非政府和德國(guó)馬克斯·普朗克協(xié)會(huì)將為該望遠(yuǎn)鏡再增加20個(gè)碟形天線。MeerKAT將在2027年建設(shè)結(jié)束時(shí)并入SKA-Mid。

荷蘭射電天文研究所天文學(xué)家、MeerKAT的MHONGOOSE大型星系形成觀測(cè)計(jì)劃首席研究員Erwin de Blok說(shuō)：“SKA將是科學(xué)向前邁出的一大步。SKA-Mid將幫助我們更詳細(xì)地研究附近的星系，并直接探測(cè)進(jìn)入星系的氣體流和導(dǎo)致恒星形成的過(guò)程?！?/p>

然而，南非射電天文臺(tái)負(fù)責(zé)人Pontsho Maruping表示，SKA-Mid的建造將會(huì)干擾MeerKAT的觀測(cè)。射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)車輛和通信設(shè)備發(fā)出的無(wú)線電波特別敏感。我們將竭盡所能確保觀察不會(huì)被過(guò)度打斷。她透露，MeerKAT將繼續(xù)觀測(cè)，直到2027年并入SKA-Mid。

據(jù)悉，總部位于英國(guó)的SKA政府間組織已公布了5億歐元的建筑招標(biāo)項(xiàng)目，其中約70%的合同必須提供給成員國(guó)的工業(yè)部門。該組織目前有8個(gè)正式成員，即澳大利亞、中國(guó)、意大利、荷蘭、葡萄牙、南非、瑞士和英國(guó)，法國(guó)也計(jì)劃加入。（記者 辛雨）