埃姆斯三倍镜怎么安

瞥见太阳的未来

一个天文学家团队使用位于亚利桑那州的三台望远镜组成的红外光学望远镜阵列（IOTA）窥视40亿年后的未来，推测40亿年后我们的太阳将膨胀成为红巨星。这三台望远镜起到了干涉仪的作用，可以提供只有通过一台大得多的望远镜才能获得的视野。天文学家们观察了数颗红巨星（红巨星即太阳的最终命运）之后发现，它们的表面斑驳，遍布着巨大的太阳黑子。

当越来越多的天文学家将两台望远镜连接成干涉仪以呈现遥远天体的更多细节时，凯克天文台的一名天文学家已经展示出将三台甚至更多望远镜连接在一起的强大效果。

天文学家萨姆·拉格兰（Sam Ragland）使用亚利桑那州的三台望远镜组成的红外光学望远镜阵列在老年红巨星上观测到了前所未有的细节，这些红巨星代表着太阳的最终命运。

他惊奇地发现，他所观察的红巨星中有接近三分之一表面斑驳，亮度并不均匀，结果显示其表面存在巨大的星斑或阴影，类似于太阳黑子或包络脉动引起的激波，甚至可能是行星的阴影。

图解 :2014年10月22日太阳上的太阳黑子与木星及地球的大小对比

干涉仪专家拉格兰说：“一种典型的观点是认为恒星一定是对称的气体球。但这些红巨星中有百分之三十显示出不对称性，这种形态会影响恒星演化的最后几个阶段，此时诸如太阳之类的恒星将演化为星状星云。”

通过连接三台（甚至五台或六台）红外望远镜可以在近红外区域中获得更高分辨率的图像，拉格兰与他的同事们取得的结果证明了这种操作是可行的。

他说：“与使用两台望远镜相比，使用更多望远镜时你能探索的将是完全不同的另一门科学。”

“从两台到三台望远镜是一大进步。”理论家李·安妮·威尔森（Lee Anne Willson）补充道，她是这项研究的合著者，也是埃姆斯爱荷华州立大学物理与天文学教授。她说：“使用三台望远镜不仅可以判断星体的大小，还可以判断出它是否对称，如果使用更多望远镜还能得到具体的图像。”

拉格兰、威尔森、美国和法国有关研究机构的同事们以及美国宇航局在一篇文章中公布了他们的观测结果和结论，发表于《天文物理期刊》。

讽刺的是，为了节约资金，由史密松天体物理台、哈佛大学、马萨诸塞大学、怀俄明大学和麻省理工学院林肯实验室在霍普金斯山联合运营的红外光学望远镜阵列于6月1日被关闭了。最早的双天线射电干涉仪于1993年上线，2000年时又增加了一台45厘米口径的望远镜，组成了首个有台望远镜的光学红外复合干涉仪。

图解：位于亚利桑那州的红外光学望远镜阵列

韦斯利·特劳布（Wesley A. Traub）是红外光学望远镜阵列的主任，曾就职于哈佛史密松天体物理中心（CfA），现就职于喷气推进实验室。他向拉格兰及其同事们提供了使用该望远镜阵列测试复合干涉仪极限的机会，也许还可以借此了解到太阳的最终命运。

干涉仪将两台甚至更多望远镜接收到的光线合成起来从而获得更多细节，能够模拟出由这些望远镜间距那么大口径的一台望远镜所能得到的分辨率。多年来望远镜阵列一直被射电天文学家们用来模拟更大的望远镜，同时它们在观测相对较长（几厘米到几米）的光波时也具有优势，更容易探测出各个望远镜接收到不同波长光线的细微时间差。然而在波长为1.65微米的近红外光内进行干涉测量（拉格兰就是如此）则较为困难，因为这个波长几乎是无线电波长的一百万分之一。

拉格兰说：“测量短波时设备的稳定性将成为主要限制因素，即使微小的震动都会破坏测量结果。”

天文学家们还引入了一项新技术来合成红外光学望远镜阵列接收到的光线——集成光学光束组合器（IONIC），是一块由法国研制的半英寸宽的固体芯片。标准的干涉仪由许多反射镜组成，将来自多个望远镜的光线引导到一个共用的探测器上，而这项新技术则与之大不相同。

图解：米拉变星及其喷出物质形成的类似彗星的尾部

拉格兰主要关注寿命走到尽头的中小质量（三分之一至三倍太阳质量）的恒星。这些恒星在数十亿年前膨胀成为红巨星，此前它们一直燃烧氢气，膨胀后则转为燃烧在之前过程中积累的氦气。但在燃烧结束时，这些恒星中会形成一个成分为碳和氧的紧密的核心，氢在核周围的包层中聚变转化为氦，氦进而转化为碳和氧。大部分这样的恒星以氢气和氦气交替作为燃料，使恒星的亮度在10万年间不断变化。多数情况下这些恒星会在其最后20万年寿命中成为刍藁型变星，这种恒星的亮度会发生有规律的变化，周期为80至1000天。刍藁型变星是以鲸鱼座中的刍藁变星（或米拉变星）为原型命名的。

拉格兰说：“我对此感兴趣的原因之一是，40亿年后的某个时候我们的太阳也将走上相同的道路。”

在这个时期中，恒星喷出其外层物质形成一股“超级风”，最终在膨胀的星状星云中心留下一颗白矮星。威尔森模拟了恒星质量流失的机制，这些晚型星主要在发出高强度星风的过程中失去其质量。

威尔森说，数十亿年间，这些恒星在缩小的同时还会持续脉冲数月到数年，像开闸放水一般喷出其外层物质。所谓的渐近支巨星大多是刍藁型变星，有时它们周围会有一层分子形成的半透明或几乎不透明的茧，导致其亮度发生有规律的变化。拉格兰说，虽然双天线干涉仪可以探测出一些恒星形态上的非正圆性，但它却无法观测星体的非对称性特征，比如亮度不均等现象。

（图片：恒星演化过程）

拉格兰及其同事一共使用红外光学望远镜阵列观测了35颗刍藁型变星，其中包括18颗半规则变星和3颗不规则变星，全部位于银河系中距地球约1300光年范围内。这些刍藁型变星中有12颗亮度不均匀，而半规则变星中只有3颗表面斑驳，不规则变星中则为1颗。

拉格兰说，导致恒星亮度斑驳的原因尚不明确。威尔森的模拟显示，假如有一颗行星以类似木星环绕太阳的方式作为伴星环绕刍藁型变星运动，它在星风中产生的余迹也可能导致该刍藁型变星出现亮度不均的现象。如果星风的强度足够大，一颗距离更近的类地球行星也能产生可检测的余迹，但如果距离过近，行星则会立刻被拖拽进包层中并被恒星蒸发。

另一种可能是，恒星排出的大量的物质凝结成云状，遮挡了恒星发出的部分光线。

拉格兰说，无论是何原因，“这表明恒星亮度均匀的假设是错的。我们可能还需要开发新一代的三维模型来继续研究。”

来自美国宇航局戈达德航天中心的一名合著者威廉·丹奇（William Danchi）说：“这是有史以来对这类晚型星进行过的最大规模的研究，第一次展示了晚型星（尤其是刍藁型变星和碳星）上出现冷、热斑现象的程度。当我们使用干涉仪在红巨星周围搜寻行星时，这项研究的相关发现将帮助我们更好地解释得到的观测结果。”