■ 陳曉文

光學(xué)天文學(xué)家利用干涉測量技術(shù)，大大增強了地面光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的觀星能力，也給光學(xué)天文觀測帶來一個全新的局面。

在威爾森山頂?shù)乃闪珠g，有6個圓頂建筑居高臨下俯視著洛杉磯。這6個半球形建筑內(nèi)，各有1架直徑1米的望遠(yuǎn)鏡，這些望遠(yuǎn)鏡的規(guī)模，遠(yuǎn)不及地面其他的大型望遠(yuǎn)鏡以及太空望遠(yuǎn)鏡，不過當(dāng)6架望遠(yuǎn)鏡結(jié)合為一時，它產(chǎn)生的分辨率令其他望遠(yuǎn)鏡都難以望其項背。

這6架呈Y形排列的望遠(yuǎn)鏡是“高角分辨率天文中心”的一部分。望遠(yuǎn)鏡收集的光線穿越真空管，最后以干涉測量法整合在中央貯光設(shè)備。將相距遙遠(yuǎn)的光束結(jié)合為一，賦予它相當(dāng)于架設(shè)一具有330米鏡面望遠(yuǎn)鏡的高度解析能力，換句話說，它的分辨率是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的50倍有余，因此可將星體的表面觀測得一清二楚。

無線電天文學(xué)家利用干涉測量法已經(jīng)有半個多世紀(jì)，然而光學(xué)天文學(xué)家卻落于其后。如今，光學(xué)干涉測量法正迎頭趕上，數(shù)個天文臺更是成績斐然。2009年年底，“高角分辨率天文中心”的團隊發(fā)現(xiàn)差不多和太陽系一樣寬的一個星塵盤，緩慢移至一個巨大的舊恒星前方，遮蔽住它的光芒。這讓天文學(xué)家喜出望外，他們捕捉到的是一個食雙星系的直接影像，而它的形成百余年來一直是個謎。

比起光學(xué)天文觀測者，無線電天文學(xué)家從一開始即享有數(shù)項優(yōu)勢。地球的大氣不會造成無線電波模糊，對波長較短的光束卻會。從分散碟形天線收集的無線電訊號，可以數(shù)字化后通過電子傳輸重新整合成干涉模式，這是高解析影像的基礎(chǔ)。由于操作容易，無線電天文學(xué)家可輕松將全球的碟形天線數(shù)據(jù)整合使用，以廣如地球的基線創(chuàng)造虛擬的望遠(yuǎn)鏡數(shù)組。

光學(xué)干涉法卻無法如此，天文學(xué)家必須以納米的精準(zhǔn)度引導(dǎo)微弱的光束穿越地道，并且實時地完成光束的整合。他們還必須利用名為調(diào)適光學(xué)的復(fù)雜技術(shù)抵消大氣的模糊效應(yīng)。由于多數(shù)的光學(xué)數(shù)組使用的是較小的望遠(yuǎn)鏡，光是收集足夠的光線已是難事，而光線不足也導(dǎo)致研究對象受限，僅能選擇附近的明亮恒星。

盡管障礙重重，光學(xué)干涉測量法還是讓天文學(xué)家對星體有了新的視野，包括雙星系如何彼此交換質(zhì)量，恒星旋轉(zhuǎn)時如何產(chǎn)生膨脹等?，F(xiàn)在，科學(xué)家正在研究幾個望遠(yuǎn)鏡光束的結(jié)合技術(shù)。多光束不僅可提高數(shù)據(jù)收集效率，捕捉更多的光子加以使用，還可對數(shù)據(jù)進行交叉查對，讓以干涉模式建立影像的工作簡單化。“高角分辨率天文中心”已在2007年首度公開整合四光束的技術(shù)，2011年計劃同時記錄六道光束的成果。

光學(xué)天文學(xué)的進步讓一度窒礙難行的實驗變成例行作業(yè)，也讓本身并非干涉測量法專家的天文學(xué)家有了全新體驗。智利歐洲南方天文臺的甚大望遠(yuǎn)鏡干涉數(shù)組干涉法小組負(fù)責(zé)人戴普蘭克形容，此刻的天文學(xué)家已是光學(xué)干涉法的“常用者”。

相較之下，美國設(shè)施獲得的贊助較無組織與零碎?！案呓欠直媛侍煳闹行摹笔敲绹鴩铱茖W(xué)基金會提供金援，由大學(xué)主持的研究。“高角分辨率天文中心”的潛在對手、新墨西哥州馬達林納嶺天文臺因為經(jīng)費無著而進度落后；文化與環(huán)境的疑慮，導(dǎo)致在毛納基峰興建新望遠(yuǎn)鏡的計劃于2006年喊停。

不過，不是人人都對毛納基峰的計劃死心，該峰擁有全球密度最高的天文臺群。巴黎天文臺以及夏威夷納米弧度天文學(xué)光學(xué)數(shù)組的主要研究員培林，正在整合毛納基峰上的七大望遠(yuǎn)鏡，讓它成為具有800米基線的數(shù)組。為證明它可行，培林已以不顯眼的光纖將二個凱克望遠(yuǎn)鏡的光束整合為一。

在毛納基峰上接受訪問時，培林正忙于第二階段工作，以光纖將雙子北座望遠(yuǎn)鏡與位于夏威夷大島的加拿大、法國與夏威夷望遠(yuǎn)鏡相銜接。

雖然科技仍是夏威夷納米弧度天文學(xué)光學(xué)數(shù)組計劃的一大障礙，培林指出，更困難的是說服毛納基山的所有天文臺同時提供他們寶貴的時間。培林說，要說服這些望遠(yuǎn)鏡背后的組織，必須先證明干涉測量法是大勢所趨。