歐洲南方天文台

歐洲南方天文台

歐洲南方天文台 (The European Southern Observatory, ESO)是為在南半球研究天文學,在政府間組織的一個研究機構,由15個國家組成和支援的一個天文研究組織。它成立於1962年,目的是為歐洲的天文學家提供先進的設施和捷徑以研究南方的天空。這個組織的總部設在德國慕尼黑附近的加興,雇用了約700名工作人員,每年並接受成員國約135億歐元的經費。

簡介

歐洲南方天文台(EuropeanSouthernObservatory,縮寫為ESO,簡稱歐南台)由比利時、瑞典、法國、德國、荷蘭、丹麥、義大利和瑞士8國於1962年合建,現由由15個國家組成。總部設在德國慕尼黑附近的加欣。它是歐洲天文學家合作的國際性機構。主要觀測設施建在位於智利聖地亞哥北600公里處的拉西亞山上,設有15米亞毫米波射電望遠鏡、3.6米反射望遠鏡、3.5米新技術光學望遠鏡、1.52米攝譜望遠鏡、1米測光望遠鏡和1米施密特望遠鏡。研究領域有恆星、星系、星際物質、星系團、類星體、X射線天文學、γ射線天文學、射電天文學和天文儀器與技術方法等。

歐洲南方天文台歐洲南方天文台

2012年7月歐洲南方天文台(ESO)宣布,在智利的科學家利用高倍天文望遠鏡,發現觀測到可能是暗星系存在的證據。歐洲南方天文台稱,這可能是首次觀測到暗星系,暗星系是星系成形的早期階段,過去只能靠理論推測,現在才觀測到。“科學家們利用ESO天文台的極大望遠鏡(VLT)觀測到暗星系受到類星體照射而發出閃光,因此認為他們已經找到神秘的暗星系。”

歷史

歐洲天文學家必須共同創建一個大天文台的構想是荷蘭萊登天文台的沃爾特·巴德和歐特在1953年春天提出的。在歐特的召集下,在同年的6月21日就有一批天文學家聚集在萊登考慮它。緊接著,在荷蘭的格寧根會議中進一步的討論這個問題。在1954年1月26日,來自歐洲六個國家的天文學領軍人簽署了希望在南半球設立聯合的歐洲天文台的歐洲南方天文台宣言。

之所以選擇在南半球建造天文台是因為觀測南半球天空的需要。當時所有大反射望遠鏡(口徑大於2米的望遠鏡)都位於北半球。此外,一些最有興趣的天體,像是銀河的中心部分和麥哲倫雲,都是只能從南半球觀測的天體。望遠鏡原先預定設定在南非,不僅已經有一些歐洲的天文台設定著,作始於在1950年代中期開始選址之時,還曾派出考察隊前往非洲的卡洛沙漠。但最後發現南美洲的安底斯山更為理想(經過1955年至1963年的觀測條件測試之後)。在1963年11月15日,智利被評選為歐洲南方天文台的天文台設定地點。

在歐洲南方天文台的這項公約決定之前,在1962年10月5日由比利時、德國、法國、荷蘭和瑞典簽署和任命(在1962年11月1日)OttoHeckmann為這個組織的第一任總幹事。這5個國家的天文組織在1954年起草第一份的公約建議書,雖然對最初的提案做了一些修訂,公約的事情進展得很慢,直到1960年它才成為委員會會議的焦點。其中的一位成員,Bannier(他也是CERN的成員),強調不僅是組織之間需要公約,各國政府之間也需要一份公約。後來陸續有丹麥、芬蘭、義大利、葡萄牙、瑞士、英國、西班牙、捷克共和國加入。

在公約這件事上,因為站址測試和探測的成本大幅上漲,政府的參與成為迫切的需要。最後,在1962年完成的檔案大量的承襲了CERN的公約,使這兩個組織有很大程度的相似之處,因為有些歐洲南方天文台委員會的成員也是CERN委員會的成員。

歐洲南方天文台的選址工作始於1950年代中期,那時曾向非洲的卡洛沙漠派出考察隊。1960年代中期,歐洲南方天文台考察了智利北部的阿塔卡瑪沙漠,最終選定這裡作為台址。1969年3月25日,歐洲南方天文台在阿塔卡瑪沙漠南部的拉西拉山正式剪彩。

在1966年,歐洲南方天文台的第一架望遠鏡在智利的拉西拉開始運作。因為CERN,與歐洲南方天文台一樣,開發功能強大且複雜的儀器,這個天文的組織經常與CERN進行非正式的磋商。最終,歐洲南方天文台與CERN在1970年簽署了合作協定。在幾個月之後,歐洲南方天文台在日內瓦的CERN建築內建立了自己的望遠鏡部門。歐洲南方天文台的星圖實驗室也設立在CERN的建築內。歐洲南方天文台的歐洲部門在1980年遷移至新的歐洲南方天文台總部,位於德國靠近慕尼黑的加興。

觀測地

歐洲南方天文台拉西拉天文台
歐洲南方天文台的總部位於德國慕尼黑北部的加興,是1980年西德政府贈送的。歐洲南方天文台的大部分觀測設備位於智利,主要有三個觀測地:

拉西拉天文台

拉西拉天文台(LaSilla),位於智利阿塔卡瑪沙漠南部的拉西拉山,首都聖地亞哥以北約600公里,海拔2400米。主要設備有1989年落成的3.5米口徑新技術望遠鏡、1976年落成的3.6米口徑光學望遠鏡、1984年落成的德國馬克斯·普朗克研究所的2.2米口徑望遠鏡、1987年落成的瑞典15米口徑亞毫米波射電望遠鏡。

帕瑞納天文台

帕瑞納天文台,位於智利安托法加斯塔以南約130公里的塞羅·帕瑞納山,距離海岸線約12公里,海拔2632米,用炸藥炸平了山頭,於1999年開始啟用。主要設備是4台8.2米口徑的甚大望遠鏡(VLT)以及若干台輔助望遠鏡組成的甚大望遠鏡干涉儀(VLTI)、4米口徑的可見光和紅外巡天望遠鏡(VISTA)、2.5米口徑的VLT巡天望遠鏡(VST)。阿塔卡馬沙漠的自然環境與火星類似,這裡遍地都是紅沙並且缺少植被,堪稱世界上最乾燥的地區。作為“主人”的歐洲南方天文台自然成為世界上最先進的光學天文台。此外,帕瑞納的高海拔和極端的乾燥環境也造就了最完美的天文觀測條件。

拉諾德查南托天文台

拉諾德查南托天文台(LlanodeChajnantor),海拔5104米,主要設備是12米口徑的APEX亞毫米波望遠鏡,以及多國合作建造的阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)。

歐洲南方天文台的望遠鏡設立在智利北部安第斯山脈支脈帕拉那山,是南半球甚至全世界觀測條件最佳的天文台之一。當地年平均可觀測天文現象的時間在300天至330天左右,十分乾燥的氣候能有效地減少大氣中的水汽對天文觀測的影響,而且潔淨空氣的穩定程度很高。

科學工作

搜尋太陽系外行星

搜尋太陽系外行星的關鍵元素可能是人類最有興趣的問題:在宇宙的其它地方有生命嗎?ESO的天文台有獨特儀器的軍械庫來發現、研究和監測這些所謂的系外行星。

測量宇宙的年齡

天文學家曾經單獨使用甚大望遠鏡執行獨特的測量,為確定宙的年齡鋪路。他們首先測量在銀河系,我們所居住的星系,形成時誕生恆星的鈾-238同位素。像考古學的碳元素定年法,但有著更長的時間尺度,這個鈾時鐘測量出恆星的年齡,顯示的年齡是125億歲。因為恆星不能早於宇宙本身,宇宙必然比恆星更為年老。這與我們從宇宙論得知宇宙年齡為137億歲是吻合的。

銀河系中心的黑洞

長久以來,天文學家都在懷疑在我們銀河系的心臟潛伏著黑洞,但並不能肯定。在ESO使用拉西拉、帕瑞納天文台的望遠鏡定期的對銀河中心觀測15年之後,天文學家終於獲得無爭議餘地的證據。

恆星在銀河系的中心特別密集,必須使用特殊的成像技術,例如調適光學以提升VLI的解析能力。天文學家可以前所未有的精確度,觀察單顆恆星環繞著銀河中心的移動。它們的路徑令人信服的表明,是受到一個超大質量黑洞,幾乎是太陽質量的300萬倍,的引力牽引。

伽瑪射線暴

伽瑪射線-內部結構模型圖伽瑪射線-內部結構模型圖

伽瑪射線暴(GRBs)是持續只有幾秒鐘到幾分鐘的高能伽瑪射線爆發-對宇宙的時間只度來說只是一眨眼。眾所周知他門出現在距離地球很遙遠的地方,接近可觀測宇宙距離的極限。VLT曾經觀測過的伽瑪射線暴餘暉是已知最遙遠的距離,測量到的紅移值是8.2,這非常遙遠的天文光源距離我們遠達130億光年。因而,這相當於宇宙只有6億歲的年齡,或是當前年齡的5%。他在幾秒鐘內所釋放的能量300倍於太陽在100億年的壽命中所是放的總能量。因此,伽馬射線暴是自宇宙大爆炸以來宇宙中最強大的爆炸。

長久以來,研究人員一直試圖發現這種爆炸的性質。觀測顯示伽馬射線暴有兩種類型-短時間(短到只有幾秒鐘)和長時間-因此懷疑是由兩種不同的宇宙事件造成的。在2003年,天文學家使用ESO的望遠鏡發揮了關鍵性的作用,將一次長時間的伽馬射線暴和大質量恆星終極的爆炸事件,稱為’超新星爆炸’連結在一起。在爆炸之後一整個月追蹤到的餘暉,它表現出的光的屬性與大質量恆星結束生命的超新星爆炸之後類似。在2005年,ESO的望遠鏡檢測到一次,也是第一次,短時間爆發之後的可見光於餘暉。在追蹤這個光3個星期之後,天文學家顯示短時間的爆發同於長時間的,不可能是超新星引起的。取而代之的,他們認為是中子星或黑洞合併的激烈事件。

歷屆台長

OttoHeckmann(1962–1969)

AdriaanBlaauw(1970–1974)

LodewijkWoltjer(1975–1987)

HarryvanderLaan(1988–1992)

RiccardoGiacconi(NobelPrizewinner)(1993–1999)

CatherineCesarsky(1999-2007)

TimdeZeeuw(2007---)

會員國加入時間

比利時、德國、法國、荷蘭、瑞典(1962年)

丹麥(1967年)

瑞士(1981年)

義大利(1982年5月24日

葡萄牙(2000年6月27日)

聯合國(2002年7月8日)

芬蘭(2004年7月1日)

西班牙(2006年7月1日)

捷克(2007年1月1日)

與中國

歐南台VLT計畫中最重要的合成望遠鏡就有中國人的協助與參與。前上海天文台副台長朱能鴻先生應歐南台的邀請,來到德國慕尼黑總部改良原有合成望遠鏡的設計。另一位優秀的光學工程師是崔向群女士,她在歐南台工作已達八年之久,負責主動光學系統與鏡片的組合設計。

此外,國際知名的天文學家陳建生先生與方勵之先生也都是歐南台的常客。這批中國天文學家,不單單對天文現象觀察有精闢的見解,更重要的是他們具備有豐富的其他相關的知識,可以幫助觀測小組就近改裝及使用儀器。值得一提的,除歐南台外,在德國慕尼黑地區,馬普科學研究院慕尼黑工技大學內,也有不少中國天文學研究員及學生,為天文學默默工作著。

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