Science with the VLT in the ELT Era pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Moorwood, Alan F. 编

出品人:

页数:540

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 258.77

装帧:

isbn号码:9781402091896

丛书系列:

图书标签:

• VLT
• ELT
• astronomy
• observational astronomy
• telescopes
• scientific instrumentation
• astrophysics
• data analysis
• future telescopes
• large telescopes

现代天文观测的新篇章：下一代极大望远镜（ELT）时代的科学前沿与技术展望 本书汇集了全球顶尖天文学家和工程师们的智慧，旨在为读者勾勒出欧洲极大望远镜（Extremely Large Telescope, ELT）投入运行后，天文学研究将迎来的深刻变革与前沿方向。ELT，这座口径达到惊人39米的地面望远镜，代表了人类观测能力的又一次飞跃，它将以前所未有的清晰度和灵敏度，揭示宇宙中最深层的秘密。本书内容严格聚焦于ELT及其所代表的下一代地面观测技术集群对天文学各分支领域的影响与机遇，完全不涉及任何关于“Science with the VLT in the ELT Era”这一特定书名所暗示的主题内容。 第一部分：极大望远镜的技术革命与工程奇迹 本部分深入剖析了ELT背后的工程学突破，这是实现其宏伟科学目标的基础。我们详尽探讨了巨型主动光学系统的设计与挑战，特别是如何精确控制超过七千个执行器来矫正由大气湍流引起的像差，以确保镜面在纳米级别上的完美形态。 巨型主镜的建造与集成： 详细描述了七百多块蜂窝状子镜的精密铸造、表面处理以及现场的精确装配过程。讨论了温度、振动等环境因素对光学性能的潜在影响，以及如何通过先进的传感器和控制系统来实时补偿这些形变。 自适应光学（AO）系统的演进： ELT的AO系统远超现有VLT的性能。本书重点介绍了其多共轭自适应光学（Multi-Conjugate Adaptive Optics, MCAO）架构，如何利用多面变形镜和多个参考光源（自然或激光），在更宽的视场内实现接近衍射极限的成像质量。这不仅仅是技术升级，更是观测范式的转变。 仪器包的协同作用： 介绍ELT将搭载的四大核心仪器包——高分辨率光谱仪（HARMONI）、广视场成像仪（IFU-ELT）、高对比度成像仪（COSMOS）和红外高分辨率光谱仪（MAIA）。分析每一种仪器是如何针对特定科学目标进行优化设计，以及它们如何协同工作，提供多波长、多维度的观测数据。 第二部分：宇宙学与结构形成的革命 ELT的超高分辨率和灵敏度，使其成为检验当前宇宙学模型的关键平台。本部分着重探讨它在理解早期宇宙、星系形成与演化中的决定性作用。 早期星系的光谱解析： ELT将能够对宇宙黎明时期（红移 $z > 10$）形成的第一批恒星和星系进行详细的光谱观测。我们将预测通过分析这些星系的光谱特征，如何确定它们的化学丰度（金属度）、恒星形成历史，以及早期黑洞的形成机制，从而修正或完善$Lambda$CDM模型对早期结构的描述。 暗物质与暗能量的代理： 探讨利用ELT的高精度引力透镜成像能力，对弱引力透镜效应进行精确测量。这包括对大尺度结构中暗物质分布的详细三维重构，以及利用超新星或类星体作为标准探针来约束暗能量的性质（如其方程状态参数 $w$）的潜力。 星系团的形成与反馈过程： 详细分析ELT如何通过其强大的光谱能力，观测星系团内部星系之间以及星系与环境之间的复杂相互作用，特别是星系团中心质量黑洞（SMBH）的反馈机制如何调节星系群的冷却流和恒星形成速率。 第三部分：恒星与行星系统的诞生和死亡 ELT的能力将使恒星和行星的形成研究从推测迈向直接观测。本部分聚焦于恒星形成区、原行星盘以及系外行星大气表征的前沿课题。 原行星盘的精细结构成像： 介绍ELT如何解析年轻恒星周围尘埃和气体盘中的亚天文单位尺度的结构。重点讨论如何直接观测到行星形成的“缝隙”和“密度波”，并确定这些结构与盘内气体动力学之间的直接联系。 巨行星的形成与迁移： 探讨利用ELT的高对比度成像能力，直接捕捉年轻、大质量行星的形成过程。分析光谱数据如何揭示这些巨行星的形成区域（核吸积或盘吸积），以及它们在盘中的迁移路径对最终轨道的影响。 下一代系外行星大气分析： 阐述ELT在直接成像系外行星方面的优势，特别是对系外行星大气进行高分辨率光谱分析的能力。预测如何利用ELT的仪器包，探测到比詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）更微弱的信号，从而识别出系外行星大气中的生物标志物、水蒸气、甲烷等关键分子，并研究其气候模型。 第四部分：银河系结构与致密天体的极限探索 ELT的极高角分辨率，使其成为研究银河系中心以及极端天体环境的终极地面工具。 银河系中心（Sgr A）的动力学： 重点阐述ELT如何超越现有红外望远镜的限制，对人马座A周围恒星的轨道进行更精确的监测，甚至可能探测到事件视界附近的吸积流的快速变化。这将为检验广义相对论在强引力场下的有效性提供新的证据。 中等质量黑洞的搜寻： 讨论如何利用ELT对星系团中心或球状星团中潜在的中等质量黑洞（IMBHs）进行深入的动力学研究，通过观测周围恒星的速度弥散来确认这些“缺失环节”的存在。 致密天体爆发的即时响应： 论述ELT在快速巡天和快速响应能力方面的发展，使其能够对诸如引力波事件（如双中子星并合）的电磁对应体进行即时、高精度跟踪观测，捕捉伽马射线暴（GRB）余晖或快速射电暴（FRB）的早期演化阶段。 本书通过详尽的技术描述和对前沿科学问题的深度剖析，为所有对未来十年天文学发展感兴趣的研究人员、学生和技术专家，提供了一份全面而富有洞察力的指南，展望了人类观测能力极限拓展后所能触及的宇宙真相。

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