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美国宇宙相机排名前十(世界最好的相机排名)

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美国宇宙相机排名前十(世界最好的相机排名)

借助美国研究人员开发的一款新型相机，天文学家可以直接拍摄附近恒星周围的行星，以寻找另一个地球。

美国宇宙相机排名前十(世界最好的相机排名)插图

这款相机名为“暗黑”（DARKNESS），即“暗斑近红外能量分辨超导分光光度计”，它依靠极为灵敏的超导探测器收集来自遥远星球的光线。

领导相机开发团队的加州大学圣塔芭芭拉分校物理学家本·马金（Ben Mazin）说，目前的光学和近红外望远镜使用的是配备半导体探测器的相机，手机摄像头和数码相机配备的也是半导体探测器。

但马金说，半导体探测器存在某些局限性，很难拍摄昏暗的物体，比如遥远的恒星及其周围的行星。他希望，“暗黑”相机基于超导探测器的新技术将解决这个问题。

“一个能量超过1电子伏特的光子击中一个半导体探测器时，会释放出一个电子，”马金说，“而在超导探测器中，会释放大约5,000或10,000个电子。由于可供测量的电子要多得多，我们能做到用半导体探测器做不到的事情。”

马金说，“暗黑”相机的新技术名为“微波动态电感探测器”（MKIDs），在极低的温度下工作，只比绝对零度高十分之一度。由铂硅化物制成的超导体充当电感器（将能量存储在磁场中的电子部件），与电容器（以电场形式存储能量）协同工作，组成一个振荡器（能探测特定频率信号的电路）。

马金说，一个光子击中该超导体时，“振荡器的共振频率就会发生变化”。“我们通过测量这种变化，来确定光子到达的时间和携带的能量。”

美国宇宙相机排名前十(世界最好的相机排名)插图1

“暗黑”相机将使天文学家可以直接拍摄附近恒星周围的系外行星

由于具有极高的灵敏度，1万像素的“暗黑”相机能探测到系外行星反射的光，从而直接拍摄附近恒星周围的行星。著名的“系外行星猎手”开普勒望远镜使用的是间接方法，名为过境技术，也就是探测行星经过恒星正面时导致的恒星亮度下降。

“过境技术很有效，但前提是行星和那颗恒星必须完美对齐，这样才能看到过境现象，”马金说，“只有大约1%的恒星会表现出过境现象。数量非常稀少。”

探测系外行星的另一个间接方法是测量恒星径向速度（轻微摆动）的变化和周围行星的影响。

马金说，“暗黑”相机采用的直接成像技术堪称最全面的行星搜寻方法。

“它是真的拍摄那颗恒星和行星的照片，”马金说，“你（甚至）能获得那颗行星的光谱，但这在技术上非常有挑战性。”

到目前为止，“暗黑”相机已经安装在直径5米的帕洛马山天文台Hale望远镜上进行了四轮测试。马金说，该相机需要克服的最大障碍是导致恒星光芒闪烁的地球大气。

“我们试图寻找的是一个明亮光点旁边的一个小光点，而地球大气会把两个光点模糊成一团，”马金说，“我们使用了自适应光学系统，由一个橡胶镜面和一个波前传感器组成。该系统能测量地球大气，每秒改变镜面2,000次，以消除地球大气造成的失真。”

美国宇宙相机排名前十(世界最好的相机排名)插图2

今年晚些时候，研究人员计划把一台更大的2万像素相机安装在夏威夷莫纳克亚山一架直径8米的望远镜上。

“望远镜的直径从5米增加到8米，这会大大提升观测效果，”马金说，“莫纳克亚山是世界上进行此类观测的最佳场所。我们希望，直径8米的望远镜再加上非常强大的自适应光学系统，将使我们可以发现更多的行星，并首次看到反光的行星。”

马金说，他希望这项技术被用于以后的30米望远镜。二者的结合将非常强大，足以探测到系外行星的反射光谱，寻找那些行星大气中的生命标记。

超导探测器以前曾被用于亚毫米波望远镜和探测宇宙微波背景辐射的望远镜，但马金说，到目前为止，扩展超导探测器一直是一个难题。

4月份的《太平洋天文学会会刊》对这项新研究进行了详细阐述。

翻译：于波

校对：其奇

编辑：漫倩

来源：Seeker

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