天文学家提议建造50米亚毫米望远镜

宇宙的某些部分只有在无线电波中观察时才能揭示重要的细节。这解释了为什么我们有ALMA，即阿塔卡马大型毫米亚毫米阵列，它是7米和12米射电望远镜的集合，它们一起作为干涉仪工作。但是，ALMA型阵列有其局限性，天文学家知道他们需要什么来克服这些限制。

他们需要一台射电望远镜，它只是一个巨大的碟形天线。

许多天体发射无线电波。从巨大的星系到单个分子，无线电波和感知它们的天文台以其他天文台无法做到的方式提供对这些物体的洞察。但有一个问题。为了做射电天文学可用的信噪比这就是ALMA存在的原因。它是一系列碟形天线通过干涉测量法一起工作以创建一个更大的碟形天线。

尽管ALMA非常强大，并且继续为天文学做出巨大贡献，但它也有其局限性。

这就是为什么天文学界的一些人呼吁建立一种带有一个大碟形天线的新型射电望远镜。它被称为AtLAST，即阿塔卡马大孔径亚毫米望远镜，这个想法已经酝酿了几年。现在，一篇新论文正在对这个想法进行微调。

这篇论文的标题是“50米阿塔卡马大孔径亚毫米望远镜的设计”，目前可以在预印本服务器arXiv上找到。主要作者是托尼·姆罗茨科夫斯基(TonyMroczkowski)，他是欧洲南方天文台(ESO)的天文学家和亚毫米仪器专家，ESO是ALMA背后的组织之一。

该论文指出：“亚毫米和毫米波长可以揭示大量的物体和现象，这些物体和现象要么太冷、太远，要么太热且充满活力，无法在可见光波长下测量。”他们指出，天文学界“强调需要一个大型、高通量的亚毫米单碟”射电天文台，以推进射电天文学的发展。

“阿塔卡马大口径亚毫米望远镜(AtLAST)的孔径为50米，最大视场为2米，其目标就是成为这样的设施，”他们解释道。

他们的论文提出了AtLAST的完整设计概念。

AtLAST的关键特征是50米大孔径。较小的孔径，即使在像ALMA这样的干涉仪中组合在一起，由于噪声也只能看到更极端的特征。这就是为什么两个或多个小盘子不能代替一个大盘子的原因。

有一些大口径射电天线，如日本野边山45m望远镜和IRAM30m望远镜。但由于他们的设计，他们无法像AtLAST那样观察。AtLAST将能够更接近星系的光谱能量分布(SED)峰值，并能够观测星际介质和高红移星系中的远红外(FIR)发射线。ALMA可以观察这些SED和FIR，但不如AtLAST观察得好。

现有的大型碟形天线的视场(FOV)也较小。但AtLAST的设计是出于对2度更大FOV的需求。对于需要数百度平方的大视场的科学案例，这将为AtLAST提供更高的绘图速度。

AtLAST的总体科学目标是多方面的。该望远镜将对银河系进行最完整、最深、分辨率最高的观测。这包括气体云、原行星盘、原恒星和尘埃。AtLAST甚至还将调查本星系群的某些部分。射电望远镜甚至能够探测到复杂的有机分子，即生命的前身。

AtLAST对宇宙中的气体和尘埃特别感兴趣。宇宙中的大部分气体和尘埃都是寒冷而稠密的。星际介质(ISM)由气体和尘埃云组成，在亚毫米范围内具有独特的光谱特征。ALMA为我们提供了这些结构的最佳视角，以及ISM一些细节的高分辨率图像。但单碟天线让天文学家看到了其他有待发现的发现。这就是国际天文学界对AtLAST如此热情的原因之一。

AtLAST还将能够对高红移的恒星形成星系进行普查。它还将绘制出宇宙的再电离图，并在整个宇宙时间内跟踪宇宙的尘埃、气体和金属丰度。

AtLAST将通过检查环星系介质(CGM)来挖掘星系更深层、更基本的方面。CGM是存在于星系晕中的冷气体和尘埃，影响着星系的演化。这种材料在其他波长下是不可见的。

射电望远镜的单天线设计比ALMA有一些优点，这些优点与天线尺寸和视场无关。作为单碟天线，AtLAST将能够快速切换目标，甚至跟踪移动目标。它将采用几种不同的扫描模式以及跟踪模式，使望远镜能够跟踪彗星、小行星和近地天体。AtLAST的部分性能得益于其创新的摇椅设计，该设计与ELT等超大型光学望远镜相同。

AtLAST的设计寿命可达数十年。它将有六个仪器托架，并允许在仪器之间快速切换。为了适应不断变化的气候，AtLAST将由可再生能源提供动力。

但它真正的意义在于科学。

“这里提出的设计预计将满足为AtLAST设定的所有规范，以实现其广泛的科学目标，”论文指出。设计细节使其能够满足实现其目标所需的严格要求。“也就是说，这些是大视野、高表面

准确性、快速扫描和加速，以及提供可持续、可升级设施的需求，该设施将为新一代天文学家提供服务，并在未来几十年内保持相关性。”

与所有天文台一样，这是一个复杂的项目。但随着技术的进步，复杂性也在增加。还有很多工作要做，距离施工开始还需要相当长的时间。

作者总结道：“尽管还有大量工作要做，但如果资金充足，AtLAST有望在本十年晚些时候开始建设。”