天文|天文学的未来：麦哲伦巨型望远镜（25米级）( 二 )
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詹姆斯韦伯太空望远镜
2.) 第一批恒星：更为兴奋的是有机会直接观察和确定宇宙中有史以来形成的第一批恒星的性质 。 大爆炸之后 ， 宇宙首次形成中性原子 ， 那时没有重元素 ， 只有氢、氘、氦-3、氦-4和锂-7 ， 没有别的 。 因此 ， 宇宙中形成的第一批恒星也一定是由这些物质构成的 ， 并且银河系的恒星中也没有发现任何重元素 。 为了找到这些原始恒星——第三星族——必须要依赖高红移 。 虽然直到今天 ， 我们还没有发现一个符合要求的恒星 ， 但麦哲伦巨型望远镜应该有能力去发现数百个这样的恒星 。 它不仅能发现 ， 而且：
能够确定恒星内部的相对元素丰度 ，
能够测量氢、氦、甚至氘和锂的浓度 ，
能够测量地球上和太空中气体云的吸收光谱 ，
甚至能够在宇宙重新电离之前 ， 中性气体存在时 ， 就能发现原始恒星 。
这同样适用于了解第一批星系 ， 但对于观测第一批恒星来说更令人兴奋 ， 因为我们能够看到宇宙的原始样本 ， 并了解这些最早的恒星能有多大 。
3.) 最早的超大质量黑洞：我们偶然发现了大量这样的类星体 。 通过全天测量 ， 发现了大部分的类星体 ， 如SDSS和2dF 。 为了确切测量这些类星体 ， 需要获得它们的光谱 ， 而麦哲伦巨型望远镜将是最好的选择 。 光谱和测光的区别有点像黑白电视和彩色电视 ， 它们都是展示图像 ， 但是有了光谱 ， 细节和信息量可以增加一千倍以上 ， 我们可以通过光谱来了解内里是何情况（有多少） ， 没有光谱的话就只能做推算 。 麦哲伦巨型望远镜不仅可以提供光谱学 ， 帮助EUCLID和WFIRST望远镜寻找最遥远的类星体 ， 而且帮助我们找到最遥远的类星体（更年轻、更小和更早期的超大质量黑洞） ， 比世界上（和外面）任何东西都遥远 。
4.) 莱曼α森林：我们在观察最遥远的类星体和星系时 ， 不仅看到遥远的光 ， 还看到物体和我们之间的居间气体 。 通过测量吸收特征 ， 我们可以了解宇宙的结构和组成是如何演变的 ， 并得出宇宙的各种成分 ， 而这些成分 ， 比如中微子和暗物质 ， 肉眼无法看见 。 （莱曼α森林是指在类星体光谱中 ， 位于氢的莱曼α发射线短波侧的密集的吸收线丛 。 它和分布在该发射线长波侧的稀少的谱线形成鲜明的对照 。 在所有高红移类星体的光谱中无一例外地均存在莱曼α森林 。 ）
当然 ， 我们也可以用望远镜来“正常”了解天文知识 ， 包括发现行星、了解恒星和星系的演化 ， 测量超新星及其遗迹、行星星云和恒星形成区、星团、星际和星际气体等等 。 最令人兴奋也许正是未知的事情 。 没有人能够预测 ， 100英寸胡克望远镜首次投入使用 ， 埃德温哈勃就会发现正在膨胀的宇宙；也没有人能够预测 ， 第一次拍摄照片时 ， 哈勃深空区如何揭开宇宙的奥秘 ， 麦哲伦巨型望远镜在超遥远的宇宙能够发现什么 。
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超新星遗迹 ， 图源：NASA中文
这就是研究的原因 ， 也是前沿科学 。 麦哲伦巨型望远镜将在地面上完成天基望远镜无法完成的所有任务 ， 并且比现有的任一望远镜做得更好 。 与其他大型地面望远镜不同 ， 麦哲伦巨型望远镜完全由私人出资 ， 没有政治争议 ， 并且已经开始动工 。 任何科学未来——尤其是天文学——都需要雄心壮志 ， 并致力于寻找未知的事物 。 如果不去主动研究 ， 我们永远学不到超出认知范围的知识 ， 而麦哲伦巨型望远镜是人类寻找未知而迈出的重要一步 。
作者: startswithabang
FY: 芷玦
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