海堆37米望远镜自1964年首次启用以来,一直是射电天文学和太阳系雷达研究的重要里程碑。在接下来的四十年中,它支持了NASA的阿波罗登月任务,绘制了金星表面的行星雷达图,参与了爱因斯坦广义相对论的实验测试,支持了VLBI的发展,并进行了一系列关于类星体和恒星形成区域的基础研究。最近,经过一段时间的系统升级,海堆37米望远镜——位于马萨诸塞州韦斯特福德的MIT海堆天文台的一台37米射电和毫米波天线——重新回到了前沿天文学研究中。这些观察使该仪器重新连接其悠久的科学发现传统,开启了新的篇章。
在2025年12月8日,海堆科学家利用一种称为超长基线干涉测量(VLBI)的技术,观察了位于M87星系中心的超大质量黑洞系统。该技术通过跨洲连接望远镜,实现了惊人的分辨率。这些观察标志着美国最著名的射电望远镜之一重返其历史性的科学和教育使命。观察的重点是从M87中心黑洞M87*发出的强大能量和物质喷流。该喷流由一个质量为太阳六百五十亿倍的黑洞驱动,延伸数千光年进入星际空间,是已知宇宙中最具能量现象之一。之前的国际活动,特别是事件视界望远镜(EHT)领导的活动,已对黑洞的“阴影”进行了成像。海堆37米望远镜的观察,与超长基线阵列(VLBA)和格林兰望远镜(GLT)的望远镜协作,帮助探测喷流的大尺度结构,研究能量是如何远离黑洞附近传输的。理解这一过程对于解释超大质量黑洞如何塑造周围的星系至关重要。
“海堆37米望远镜的卓越灵敏度使得洲际望远镜阵列能够检测到来自遥远M87黑洞附近的微弱辐射,”M87研究的首席研究员保罗·蒂德表示。“与GLT和VLBA一起,海堆正在帮助创建M87微弱喷流的第一部多频率电影,大大提高了我们对黑洞物理的理解。”升级后的海堆37米望远镜开启了多个新的研究方向。在MIT,地球、大气和行星科学系的萨维里奥·坎比奥尼和理查德·蒂格计划利用该仪器参与MIT的行星防御项目,测量小行星的大小和形状,以便更好地了解可能对地球造成威胁的物体,并深化对太阳系形成的理解。化学系的副教授布雷特·麦圭尔计划在太空中搜索复杂的有机分子,这项工作涉及生命化学前体是如何产生的问题。
“我们非常高兴能够在这样的时代为研究界提供一台强大的望远镜,而类似的仪器较为稀缺,”海堆37米望远镜天文项目的首席研究员延斯·考夫曼表示,他利用该望远镜研究恒星及其行星的形成。“更令人兴奋的是这为下一代天文学家创造的前景。世界级研究望远镜的实践培训机会在全球范围内变得极为稀缺,而现在我们可以在马萨诸塞州提供这一独特的先进劳动力发展项目。”
海堆37米望远镜的学生参与已恢复:海堆天文台的本科实习生在开发望远镜的控制系统和数据分析算法方面发挥了积极作用。这项工作体现了海堆作为实践研究和培训环境的角色,学生们直接参与并获得使用前沿研究仪器的实践经验。科研观察的恢复是经过十多年细致的持续工作取得的成果。从2010年到2014年,海堆37米望远镜经历了重大升级和翻新,提高了其在毫米波段观察的能力。这项工作主要是为了增强天线作为空间雷达的能力。该天线现在主要服务于美国政府机构,而天文学暂时成为次要活动。但恢复望远镜科学能力的工作从未停止。2015年,国家科学基金会(NSF)的初步支持使数据分析和射频信号处理系统现代化。新的天线进行了初步成功的工程导向VLBI实验。2019年,NSF的额外资金在下一代事件视界望远镜(ngEHT)项目的背景下,支持了对接收设备和计算系统的更广泛和持续的升级努力。私人捐赠者对海堆的支持也促进了这一长期努力。
特别是2025年的几个新进展证明了其重要性。在MIT的贾夫种子科学创新基金的支持下,科学家和工程师消除了天文学系统的技术限制,扩大了望远镜的科学覆盖范围。史密森天体物理台主导的项目的其他资金使得M87活动和下一代数字后端的调试成为可能,该系统是为ngEHT开发的高度先进的信号处理系统。这些进展使得2025年12月的观察成为可能。MIT海堆天文台现在正在寻求来自私人和联邦来源的支持,以进一步改善海堆37米望远镜天文项目。
“升级后的海堆37米望远镜使MIT的学生和研究人员能够追求与我们起源和太阳系相关的基本问题,”MIT EAPS的理查德·蒂格教授表示。“凭借对这样一个强大设施的特权访问,我们可以进行之前无法安排的雄心勃勃的观测项目。这是我们期待将与海堆37米望远镜一起展开的新发现激动人心的时代的开始。”
博主点评: 海堆37米望远镜的升级和重新投入使用,不仅是一个技术革新的里程碑,更是天文学研究的重大突破。通过与其他望远镜的协作,科学家们能够更深入地探讨黑洞及其喷流现象,推动了我们对宇宙的理解。未来,这一平台将为新一代天文学家的培养提供宝贵的实践机会,助力科学探索的进一步发展。