位于西班牙拉帕爾馬的引力波瞬態光學觀測器將追蹤引力波波源處的閃光。

工程師們在南非天文臺安裝BlackGEM項目的原型。

圖片來源：《自然》雜志官網

據英國《自然》雜志近日報道，目前，隨著科學家捕捉引力波等天體現象的能力與日俱增，全球天文學領域掀起了一股風潮：一些小型天文臺也在攜手捕獲引力波波源處的信號，包括電磁輻射甚至中微子在內的物質粒子等，彌補大型望遠鏡的不足，共同揭示宇宙隱藏的奧秘。

直接瞄準波源

這些設施的主要目標是，搜尋源于美國激光引力波干涉天文臺（LIGO），或歐洲處女座（Virgo）引力波探測器探測到引力波之處的閃光信號。盡管這些小型望遠鏡常常預算有限，但它們仍然可以作為一線“哨兵”，沖在前面進行探測，提供獨特的信息，彌補引力波探測器和其他大型天文學探測器的不足。

俗話說，船小好掉頭。這些小型望遠鏡能夠快速移動，對準引力波波源，這一點非常關鍵。此外，在引力波波源處的閃光消散之前，天文臺可能只有幾天時間來對其進行研究。英國華威大學天文學和天體物理學小組的天文學家丹尼·斯蒂格斯說：“你需要查看天空很多地方，而且，你沒有很多時間來做這件事情。”因此，小型望遠鏡就派上用場了。“一旦知道看向何處，我們就可以動員全世界的望遠鏡對準此處。”

天空“巡視員”

斯蒂格斯目前正領導一個英澳合作項目，目的是在西班牙拉帕爾馬建造引力波瞬態光學觀測器（GOTO）。這一觀測陣列最初只有4臺小型自動光學望遠鏡，但最終會增至8臺甚至16臺望遠鏡。迄今為止，這一項目的投資額已超過100萬美元。

而墨西哥國立自治大學的艾倫·沃特森和同事建造同類望遠鏡網絡耗資更少。他們在塞拉利昂圣佩德羅馬蒂爾建造的、只由一對機器人望遠鏡組成的十度瞬態光學成像儀，耗資僅35萬美元。法國和澳大利亞隨后可能會加入進來，望遠鏡的數目將增至6臺。

包括GOTO在內在建的一些小型望遠鏡網絡專門為了追蹤引力波信號，其中大多數是自動望遠鏡，在無人干預的情況下，這些設備會使用機器學習算法，發現“蛛絲馬跡”后互相提醒，指向天空特定的區域，搜尋引力波波源處發出的閃光。

而其他項目則從現有的合作項目脫胎而來，它們能非常熟練地搜尋到太空望遠鏡發現的可見光和伽馬射線暴，也能嫻熟地追蹤其他轉瞬即逝的現象，比如超新星爆發或與地球擦肩而過的小行星等。

有些“大名鼎鼎”的望遠鏡則是“舊瓶裝新酒”，翻修過后被派上了新用場，其中包括位于加州帕洛慕山天文臺的埃德溫·哈勃曾使用過的一臺望遠鏡。這臺1.2米望遠鏡目前已成為全球瞬變發生中繼觀測臺（GROWTH）的一部分。GROWTH由位于全球各地的17臺望遠鏡組成，能隨著地球的不斷旋轉對某個天體進行持續無間斷的追蹤。

荷蘭內梅亨大學的天體物理學家保羅·格魯特所在的團隊，也是歐洲處女座引力波探測器團隊的一部分。目前，格魯特正領導一個由荷蘭政府資助的項目BlackGEM。這一項目將由位于智利拉西拉天文臺的3臺望遠鏡組成，成本約為710萬美元，它會持續不斷地為南部天空拍照，積累圖像數據庫。如果科學家探測到引力波，BlackGEM將在數小時內掃描相關天體區域，自動將新獲得的圖像與歷史圖像進行比對，從而獲得新發現。

連成多信使天文網

也有其他科學家借助小型望遠鏡追蹤探索其他知名粒子，比如中微子或宇宙射線等。

天體物理學多信使天文臺網絡（AMON）項目創建于2016年，目的是聯合多種信使（光子、宇宙射線、中微子、引力波）的天文臺建立一個共享、聯合觀測、實時聯合分析網絡。

去年9月22日，AMON出師大捷，獲得了重大發現——它對“冰立方中微子天文臺”探測到的高能中微子作出了反應。冰立方中微子天文臺是目前世界上最大的中微子觀測臺，永久性地深埋于堅實的南極冰層下，將會捕獲災難性的天體物理事件（如恒星爆炸和伽馬射線爆發）中產生的難以捉摸的宇宙中微子。

當時，在AMON研究人員查看中微子來源時，發現一個已知的類星體正在閃光。類星體由圍繞一個位于遙遠星系中央的超大質量黑洞旋轉的熾熱物質組成。理論學家認為，此類活動可能會生成過量中微子，但迄今為止，科學家還沒有捕捉到源于此的高能中微子。

未來，研究人員希望能同時探測電磁輻射、引力波以及物體粒子這3種信號。有科學家認為，這就好比一次讓人們看見、“聽見”，甚至“品嘗”某個天文物理學事件，從而更好地揭示宇宙潛藏的秘密。

來源：科技日報 北京10月16日電