在大型望遠鏡建成後，工程師和天文學家通常需要花費數月或數年的時間進行除錯，然後它才能真正開始為科學做出貢獻。
但去年，在僅完成四分之一的建設後，阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列射電望遠鏡——迄今為止最大、海拔最高、最昂貴的地面天文臺——將其碟形耳朵轉向天空並開始聆聽。它已經開始發出其發現的聲音。
自從天文學家一年前開始使用這個耗資 13 億美元的國際天文臺（簡稱 ALMA）以來，它已經揭示了圍繞一顆垂死的紅巨星展開的“死亡螺旋”氣體和塵埃，從而深入瞭解了我們太陽的消亡可能會是什麼樣子。該陣列提供了一個附近行星系統的清晰影像，甚至連哈勃望遠鏡都無法捕捉到。它還在恆星周圍的氣體中檢測到漂浮的糖分子，以及太空中數百種其他分子的標記——天體物理學家和天體化學家正在努力破譯的線索。
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這些發現僅僅來自 ALMA 的有意觀測。當科學家們透過將望遠鏡指向太空中研究得很好的物體來測試天文臺不斷增長的天線群時，ALMA 正在偶然發現其他儀器從未捕獲到的細節。例如，天文學家最近透過將陣列對準觸鬚星系進行測試，這是一對自 1785 年以來科學家一直在研究的碰撞星系，並以卓越的細節看到了它的恆星託兒所，那裡正在誕生數十億顆新恆星。另一項測試在獵戶座星系的恆星形成區域發現了有毒分子氰化乙酯漂浮在空中。
“我們完全是偶然地發現了一些東西，”天文臺除錯團隊的天文學家維奧萊特·因佩利澤裡說。“我們必須非常小心我們觀察的東西，”因為他們正在偶然發現其他科學家希望獲得望遠鏡時間進行調查的發現。
隨著建設將更多天線新增到其陣列中，天文臺的靈敏度只會提高。與光學望遠鏡的力量來自在單個儀器內聚集光線的反射鏡和透鏡不同，現代射電望遠鏡由成群的碟形天線組成，這些天線一致地指向天空中的一塊區域。碟形天線可以彼此相對移動，以便獲得對遙遠區域的最佳角度。每個碟形天線檢測到的微弱波被數字組合在一起以產生一個強大的訊號，從而產生比單個大型碟形天線可以實現的解析度高得多的解析度。
歐洲南方天文臺 (ESO) 的天線專案經理斯特凡諾·斯坦格里尼表示，他們的目標非常精確。歐洲南方天文臺 (ESO) 為 ALMA 提供了 25 個天線。他說，一個以同樣精度射擊的人會把一顆子彈穿過 10 公里遠的兩個歐元硬幣。
憑藉這種卓越的精度和靈敏度，ALMA 將深入探索我們宇宙中最黑暗、最寒冷的角落——光學望遠鏡只能摸索的地方。例如，光學上可能幾乎看不見圍繞恆星的黑暗雲，但 ALMA 可以詳細地對其進行成像，並確定其組成。
當 ALMA 於 2011 年 10 月首次供研究人員使用時，其計劃中的 66 個天線中只有 16 個在執行，但它已經構成了世界上最強大的射電望遠鏡——這一殊榮讓 1000 多名科學家對它的使用時間垂涎三尺。幸運的是，有 10% 的人被選入了 ALMA 的第一個研究週期；第二個週期將於 1 月開始，天線數量增加一倍。
高沙漠望遠鏡是二十年工作的產物。在 1990 年代，來自歐洲、北美和日本的天文學團隊都在計劃新的無線電陣列，但他們以一種不尋常的舉動，決定繞開通常具有競爭性的望遠鏡建造世界，並在一個大型專案上進行合作。
尋找一個地點是下一個挑戰。與它們的光學兄弟姐妹不同，射電望遠鏡可以在白天執行。但是，為了收集來自廣闊空間的物體發射的微弱無線電波——特別是其他天文臺無法檢測到但卻是新望遠鏡主要目標的、易受水蒸氣影響的短波長——ALMA 將需要一個異常乾燥和透明的大氣。很少有地方比 5,000 米的查南託高原更符合這些標準——查南託高原是一個位於智利阿塔卡瑪沙漠上的多風安第斯山脈臺地，是地球上最乾燥的地方之一，平均年降水量僅為 1.5 釐米。
在如此高海拔地區進行建設具有挑戰性：工人們每次從海拔 3,000 米的運營中心到高聳的高原都需要進行醫療監測並攜帶氧氣罐。此外，歐洲南方天文臺代表馬西莫·塔倫吉說，這種高度下太陽的強烈輻射會扭曲碟形天線的精度，這是天基望遠鏡一直面臨的問題。
“這就像建造 66 個太空望遠鏡，”他說，“但我們還必須考慮風、雪、雨、溼度和灰塵。”
在目前位於查南託的 43 個碟形天線中，大多數直徑為 12 米——足夠寬，可以舒適地覆蓋華盛頓紀念碑。當科學家們將注意力轉向新的天體目標時，碟形天線一致地在明亮的安第斯天空下轉動目光，它們同步的舞蹈被白雪皚皚的火山見證。
它們能夠工作本身就是一個令人印象深刻的壯舉：如果碟形天線的表面有與人頭髮直徑一樣小的缺陷，它將無法工作。天線接收器被冷卻到僅比絕對零度高几度——任何更高的溫度都會干擾它們接收到的無線電發射。
更復雜的是，至少有 20 個國家在經濟和科學上為 ALMA 做出貢獻，這種合作無疑減慢了專案進展——但也帶來了一個出色的最終產品，塔倫吉說。由於許多國家的科學預算正在縮減，因此這種合作即將到來——包括一個表面積為平方公里的射電望遠鏡，該望遠鏡將位於南非或澳大利亞。該專案可能在 2024 年完成。
與此同時，天文學家將使用 ALMA，其整個陣列應在 2013 年底之前上線。塔倫吉說，屆時將會有真正重大的發現。“那時——我只是稍微誇張一下——我們可以指向天空的任何部分，看到一些新的東西，”他補充道。“我們有一個通往宇宙的視窗，在世界上任何其他地方都無法獲得。”