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大双筒望远镜

大双筒望远镜（Large Binocular Telescope，缩写：LBT）是位于美国亚利桑那州，海拔3300米格拉汉姆山的望远镜，是格拉汉姆山国际天文台的一部分。

Large Binocular Telescope
基本资料
组织LBT联盟
位置 美国亚利桑那州萨福德格拉汉姆山国际天文台
坐标32°42′04.71″N 109°53′20.63″W / 32.7013083°N 109.8890639°W / 32.7013083; -109.8890639[1]
高度3221米[2]
波长光学与近红外线
建筑1996-2004
启用2005年10月12日（第一个主镜）[3]
2006年9月18日（第二个主镜）[4]
2008年1月11-12日（两片主镜一起观测）[5]
望远镜型式格里双筒望远镜
口径每个主镜8.4米
集光面积111平方米
焦长9.6m（f/1.142）
架台仰角/方位角
圆顶与望远镜共同旋转的圆顶，双向开启。
http://www.lbto.org/
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大双筒望远镜的主镜由硼硅玻璃制成，焦比为1.142，是在亚利桑那大学史都华天文台的镜面实验室浇铸的。两个主镜的口径都是8.4米，在北美大陆仅小于得州麦克唐纳天文台霍比-埃伯利望远镜的9.2米主镜。等效口径为11.8米，是目前世界最大的光学望远镜[5]。如果作为干涉仪，大双筒望远镜的最大角分辨率相当于一台口径为22.8米的望远镜。望远镜的观测室为方形，架设在直径23米的圆形轨道上，观测室四面都有可开合的通风口。大双筒望远镜的光学性能极为优越，其斯特列尔比（Strehl Ratio）在红外线H波段为60-90%，而在M波段更达到95%。

计划概要

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大双筒望远镜原名哥伦布计划，是一个多国合作项目。参与者有由意大利天文学界（由意大利国立天体物理研究所代表[6]）；美国亚利桑那大学、亚利桑那州立大学、北亚利桑那大学、俄亥俄州立大学、明尼苏达大学[7]、弗吉尼亚大学[7]、圣母大学[7]、德国天文学界（LBT Beteiligungsgesellschaft，参与单位有位于海德堡的马克斯·普朗克天文研究所和王座山天文台、位于波茨坦的波茨坦莱布尼兹天文物理研究所（德语：Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam）、位于慕尼黑的马克斯·普朗克太空物理学研究所（英语：Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）、位于波昂的马克斯·普朗克无线电天文学研究所），以及一家位于图森的研究咨询公司。

该望远镜的设计使用两个装置在同一基座上的口径8.4米主镜，因此被称为“双筒望远镜”[5]。大双筒望远镜安装了由意大利阿切特里天文台制作的主动光学和自适应光学系统。该望远镜的两个主镜总集光面积大约是111平方米，相当于口径11.8米的单一主镜，因此他的集光面积高于目前其他单一望远镜，但因为光线是在比较低衍射极限下收集，并且不是以相同的方式汇聚，因此在许多方面和单一望远镜并没有可比性。同时，在干涉模式下它的最大基线是22.8米，化零干涉时最大基线则是15米。干涉功能是在使用波长2.9到13微米近红外线波长的仪器大双筒望远镜干涉仪（LBTI）时沿着单一方向起作用[8]

天文台址的争议

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大双筒望远镜所选择的台址引发了巨大的争议。附近圣卡洛斯阿帕契印地安人保留区的部落宣称格拉汉姆山是他们的圣地；环保人士宣称天文台的建设会让北美红松鼠的亚种，属于濒危物种的格拉汉姆山红松鼠的处境会更加危险。环保人士和部落居民提起了40次诉讼，其中8次在联邦上诉法院结束。该计划在美国国会通过相关法案后在法律上占了上风而得以进行[9]。

大双筒望远镜和它所属的天文台在8年内遭遇两次重大火灾，最近一次发生于2004年夏季。而当地的松鼠持续生存，专家则认为松鼠数量波动和坚果产量有关，与天文台造成的环境变化无关[10]。

开光

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NGC 891被选为大双筒望远镜开光的目标天体。

大双筒望远镜的第一面主镜于2004年10月完成，并于2005年10月12日开光，观测天体是NGC 891[3][11]。第二面主镜于2006年1月完成，2006年9月18日开始观测[4]。2008年1月两面主镜首次同时进行观测[5]。

大双筒望远镜两面主镜同时观测的第一个目标是距离地球8800万光年，距离地球相对较近的的螺旋星系NGC 2770，并拍摄了以三种颜色代表不同波长的假色影像[12]。该星系有一个由恒星组成的星系盘，并有一群发光气体稍微偏离从地球观测的视线方向。

第一次拍摄影像是紫外线和绿色波段的合成，该影像对悬臂中成群的新形成高温恒星特别明显。第二次所拍摄的则是合成两幅深红色影像以强调较年老、低温恒星在星系内较平均的分布。第三次的影像则合成紫外线、绿色和深红色影像以了解不同温度恒星在星系内分布的结构细节。拍摄影像的照相机和成像仪是由参与大双筒望远镜照相机团队，现任职于罗马天文台的Emanuele Giallongo设计。

在双主镜合成孔径模式下，望远镜集光面积达到111平方米，相当于单一主镜的口径11.8米望远镜。如果将两面主镜收集的光汇聚，则可拍摄相当于口径22.8米望远镜的锐利影像，这项功能在2008年首次进行测试[13]。而大双筒望远镜的两面主镜可以只使用一面观测，或者两面主镜可以在各自使用不同仪器下同时对同一个天体进行观测，并拍摄两幅影像。

自适应光学

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2010夏季，主要是用来修正次镜扭曲，而不是进一步修正大气层扰动造成影像失真的开光自适应光学（First Light Adaptive Optics，FLAO）系统正式启用[14][15]。因为他的单一主镜口径即有8.4米，因此在某些特定波长影像的分辨率超越了哈勃空间望远镜，并且其斯特列尔比达到60-80%，超过了较旧式自适应光学的20-30%，而相同口径下如不使用自适应光学，该比值更只有1%[15][16]。在这之前，阿切特里天文台和亚利桑那大学已在多镜面望远镜测试望远镜次镜的自适应光学系统[17]。

媒体出镜

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大双筒望远镜曾经出现在探索频道系列节目《庞然大物（英语：Really Big Things）》（Really Big Things）、国家地理频道系列节目《超大建筑狂想曲》（Big, Bigger, Biggest）[18]、英国广播公司系列节目《仰望夜空》。BBC Radio 4广播节目《The New Galileos》介绍大双筒望远镜和詹姆斯·韦伯空间望远镜[19]。

大双筒望远镜的发现

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大双筒望远镜与XMM-牛顿卫星共同发现了距离地球超过70亿光年的星系团2XMM J083026+524133[20]。2007年大双筒望远镜侦测到了伽玛射线暴GRB 070125的26等余晖[21]。

使用仪器

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以下是大双筒望远镜目前或计划使用的仪器[5]：

  • 大双筒照相机（Large Binocular Camera，LBC）：可见光与近紫外线广视野主焦点摄影机；一个对蓝色光最佳化，另一个则是红色光最佳化。
  • 波茨坦阶梯光栅偏极与光谱仪（Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument，PEPSI）：位于合并焦点的高分辨率光学摄谱仪和超高分辨率偏极成像仪。
  • 多目标双重摄谱仪（Multi-Object Double Spectrographs，MODS）：两个光学多目标和长狭缝摄谱仪和摄影机，可在单或双主镜模式下使用。
  • 大双筒望远镜影像场河外星系搜寻摄影机（与摄谱仪，LBT Utility Camera（& Spectrograph）Imaging Fields for Extragalactic Research，LUCIFER）：两个多目标和长狭缝红外线摄谱仪和成像仪。该成像仪的两个摄影机可以在视宁度极限和自适应光学开启后衍射极限状况下观测。
  • 大双筒望远镜干涉照相机/近红外线与可见光自适应天文干涉仪（LBT INterferometric Camera/Near-IR / Visible Adaptive INterferometer for Astronomy）：在合并焦点上包含自适应光学系统的广视野干涉成像仪。
  • 大双筒望远镜干涉仪/L与M波段红外线照相机（Large Binocular Telescope Interferometer/L/M-band（3−5 µm）InfraRed Camera，LBTI/LMIRCAM）：在合并焦点上的2.9到5.2微米斐索成像仪和中分辨率光谱棱镜。
  • 大双筒望远镜干涉仪/化零优化中红外线照相机（Large Binocular Telescope Interferometer/Nulling-Optimized Mid-Infrared Camera，LBTI/NOMIC）：在合并焦点上对原行星和尘埃盘进行观测的N波段化零成像仪。
  • 开光自适应光学（First Light Adaptive Optics，FLAO）：修正大气层扭曲
  • ARGOS（先进瑞利表层导引自适应光学系统，Advanced Rayleigh Guided Ground Layer Adaptive Optics System）：多重激光导星单元，可使用表层或多重共轭自适应光学系统[22]。
 
大双筒望远镜和其他著名光学望远镜主镜面积比较，点选影像可看大图。

LBT联盟

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以下是大双筒望远镜计划参与单位[23]：

  • 美国亚利桑那州（25%）：
    • 亚利桑那大学
    • 亚利桑那州立大学
    • 北亚利桑那大学
  • 德国（25%）：
    • 马克斯·普朗克天文研究所
    • 王座山天文台
    • 波茨坦天文物理研究所
    • 马克斯·普朗克太空物理学研究所
    • 马克斯·普朗克无线电天文学研究所
  • 研究咨询公司（12.5%）：
    • 俄亥俄州立大学
    • 圣母大学
    • 明尼苏达大学
    • 弗吉尼亚大学
  • 俄亥俄州立大学（12.5%）

图集

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  •  
    2007年11月26日拍摄
  •  
    2007年11月26日黄昏拍摄
  •  
    2007年11月26日黄昏拍摄，圆顶已水平旋转改变其方位角
  •  
    方位角方向旋转轨道近距影像
  •  
    仰角方向旋转轨道，注意影像中人的身高
  •  
    大双筒望远镜的其中一个主镜
  •  
    大双筒望远镜观测室外观，2006年11月。

其他格拉汉姆山国际天文台的设备

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参见

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参考文献

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  1. ^ LBT Science home page. [2013-02-09]. （原始内容存档于2012-06-25）. 
  2. ^ LBT 2010 Brochure
  3. ^ 3.0 3.1 Large Binocular Telescope Observatory First Light (新闻稿). Large Binocular Telescope Corporation. [2013-06-07]. （原始内容存档于2015-02-28）. 
  4. ^ 4.0 4.1 LLBT Project Overview (新闻稿). Large Binocular Telescope Corporation. [2013-06-07]. （原始内容存档于2013-09-02）. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Giant telescope opens both eyes. news.bbc.co.uk. 2008-03-06 [2008-03-06]. （原始内容存档于2008-03-09）. 
  6. ^ INAF. [2013-06-07]. （原始内容存档于2011-11-14）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 First science from the Large Binocular Telescope. Nd.edu. 2007-04-13 [2009-08-09]. （原始内容存档于2009-05-02）. 
  8. ^ Large Binocular Telescope Interferometer. [2013-06-07]. （原始内容存档于2015-01-02）. 
  9. ^ The Mt. Graham Red Squirrel Research Programl. University of Arizona and the MGRS Research Program. [2013-06-07]. （原始内容存档于2016-03-06）. 
  10. ^ Chronology of Apache opposition to astronomy development on Mt. Graham. Na Maka o ka Aina. [2013-06-07]. （原始内容存档于2019-11-01）. 
  11. ^ Large Binoccular Telescope Successfully Achieves First Light. spaceref.com. [2010-04-25]. （原始内容存档于2019-07-12）. 
  12. ^ Astronomers hail the first views with twin giant mirrors as a milestone for science.. University of Arizona. 2008-03-06 [2013-06-08]. （原始内容存档于2010-07-01）. 
  13. ^ An overview of instrumentation for the Large Binocular Telescope
  14. ^ Sharper than Hubble: Large Binocular Telescope achieves major breakthrough. [2013-06-07]. （原始内容存档于2011-12-23）. 
  15. ^ 15.0 15.1 "Sharper than Hubble: Large Binocular Telescope achieves major breakthrough" 18 June 2010 Max Planck Society. [2013-06-07]. （原始内容存档于2017-03-17）. 
  16. ^ Large Binocular Telescope achieves major optics breakthrough
  17. ^ Laird Close, et al. - Adaptive Optics at the MMT and First Science Results （页面存档备份，存于互联网档案馆） (accessed 2011)
  18. ^ Big, Bigger, Biggest. [2013-06-09]. （原始内容存档于2020-02-17）. 
  19. ^ Luck-Bake, Andrew. The New Galileos. BBC. [2009-05-14]. （原始内容存档于2019-09-30）. 
  20. ^ "XMM discovers monster galaxy cluster", DR EMILY BALDWIN, ASTRONOMY NOW, August 27, 2008. Astronomynow.com. 2008-08-27 [2010-04-25]. （原始内容存档于2011-07-07）. 
  21. ^ First science from the Large Binocular Telescope: Notre Dame astrophysicist reports gamma ray finding. University of Notre Dame. 2007-04 [2013-06-08]. （原始内容存档于2009-05-02）. 
  22. ^ ARGOS (Advanced Rayleigh guided Ground layer adaptive Optics System). [2013-06-07]. （原始内容存档于2013-11-02）. 
  23. ^ Large Binocular Telescope Corporation Project Partners. [2013-06-07]. （原始内容存档于2013-07-28）. 

外部链接

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