大双筒望远镜

**大雙筒望遠鏡**（**Large Binocular Telescope**，縮寫：**LBT**）是位於美國亞利桑那州，海拔 3300 公尺格拉漢姆山的望遠鏡，是格拉漢姆山國際天文台的一部分。

大雙筒望遠鏡的主鏡由硼矽玻璃製成，焦比為 1.142，是在亞利桑那大學史都華天文台的鏡面實驗室澆鑄的。兩個主鏡的口徑都是 8.4 公尺，在北美大陸僅小於德州麥克唐納天文台霍比 - 埃伯利望遠鏡的 9.2 公尺主鏡。等效口徑為 11.8 公尺，是目前世界最大的光學望遠鏡。如果作為干涉儀，大雙筒望遠鏡的最大角解析度相當於一台口徑為 22.8 公尺的望遠鏡。望遠鏡的觀測室為方形，架設在直徑 23 公尺的圓形軌道上，觀測室四面都有可開合的通風口。大雙筒望遠鏡的光學性能極為優越，其斯特列爾比（Strehl Ratio）在紅外線 H 波段為 60-90%，而在 M 波段更達到 95%。

## 計畫概要

大雙筒望遠鏡原名**哥倫布計劃**，是一個多國合作項目。參與者有由義大利天文學界（由義大利國家天文物理研究所代表）；美國亞利桑那大學、亞利桑那州立大學、北亞利桑那大學、俄亥俄州立大學、明尼蘇達大學、維吉尼亞大學、聖母大學、德國天文學界（LBT Beteiligungsgesellschaft，參與單位有位於海德堡的馬克斯・普朗克天文研究所和王座山天文台、位於波茨坦的波茨坦萊布尼茲天文物理研究所、位於慕尼黑的馬克斯・普朗克太空物理學研究所、位於波昂的馬克斯・普朗克無線電天文學研究所），以及一家位於土桑的研究諮詢公司。

該望遠鏡的設計使用兩個裝置在同一基座上的口徑 8.4 公尺主鏡，因此被稱為「雙筒望遠鏡」。大雙筒望遠鏡安裝了由義大利阿切特里天文台製作的主動光學和調適光學系統。該望遠鏡的兩個主鏡總集光面積大約是 111 平方公尺，相當於口徑 11.8 公尺的單一主鏡，因此他的集光面積高於目前其他單一望遠鏡，但因為光線是在比較低繞射極限下收集，並且不是以相同的方式匯聚，因此在許多方面和單一望遠鏡並沒有可比性。同時，在干涉模式下它的最大基線是 22.8 公尺，化零干涉時最大基線則是 15 公尺。干涉功能是在使用波長 2.9 到 13 微米近紅外線波長的儀器大雙筒望遠鏡干涉儀（LBTI）時沿著單一方向起作用

### 天文台址的爭議

大雙筒望遠鏡所選擇的台址引發了巨大的爭議。附近聖卡洛斯阿帕契印地安人保留區的部落宣稱格拉漢姆山是他們的聖地；環保人士宣稱天文台的建設會讓北美紅松鼠的亞種，屬於瀕危物種的格拉漢姆山紅松鼠的處境會更加危險。環保人士和部落居民提起了 40 次訴訟，其中 8 次在聯邦上訴法院結束。該計畫在美國國會通過相關法案後在法律上占了上風而得以進行。

大雙筒望遠鏡和它所屬的天文台在 8 年內遭遇兩次重大火災，最近一次發生於 2004 年夏季。而當地的松鼠持續生存，專家則認為松鼠數量波動和堅果產量有關，與天文台造成的環境變化無關。

## 開光

大雙筒望遠鏡的第一面主鏡於 2004 年 10 月完成，並於 2005 年 10 月 12 日開光，觀測天體是 NGC 891。第二面主鏡於 2006 年 1 月完成，2006 年 9 月 18 日開始觀測。2008 年 1 月兩面主鏡首次同時進行觀測。

大雙筒望遠鏡兩面主鏡同時觀測的第一個目標是距離地球 8800 萬光年，距離地球相對較近的的螺旋星系 NGC 2770，並拍攝了以三種顏色代表不同波長的假色影像。該星系有一個由恆星組成的星系盤，並有一群發光氣體稍微偏離從地球觀測的視線方向。

第一次拍攝影像是紫外線和綠色波段的合成，該影像對懸臂中成群的新形成高溫恆星特別明顯。第二次所拍攝的則是合成兩幅深紅色影像以強調較年老、低溫恆星在星系內較平均的分佈。第三次的影像則合成紫外線、綠色和深紅色影像以了解不同溫度恆星在星系內分布的結構細節。拍攝影像的照相機和成像儀是由參與大雙筒望遠鏡照相機團隊，現任職於羅馬天文台的 Emanuele Giallongo 設計。

在雙主鏡合成孔徑模式下，望遠鏡集光面積達到 111 平方公尺，相當於單一主鏡的口徑 11.8 公尺望遠鏡。如果將兩面主鏡收集的光匯聚，則可拍攝相當於口徑 22.8 公尺望遠鏡的銳利影像，這項功能在 2008 年首次進行測試。而大雙筒望遠鏡的兩面主鏡可以只使用一面觀測，或者兩面主鏡可以在各自使用不同儀器下同時對同一個天體進行觀測，並拍攝兩幅影像。

## 調適光學

2010 夏季，主要是用來修正次鏡扭曲，而不是進一步修正大氣層擾動造成影像失真的開光自適應光學（First Light Adaptive Optics，FLAO）系統正式啟用。因為他的單一主鏡口徑即有 8.4 公尺，因此在某些特定波長影像的解析度超越了哈伯太空望遠鏡，並且其斯特列爾比達到 60-80%，超過了較舊式調適光學的 20-30%，而相同口徑下如不使用調適光學，該比值更只有 1%。在這之前，阿切特里天文台和亞利桑那大學已在多鏡面望遠鏡測試望遠鏡次鏡的調適光學系統。

## 媒體出鏡

大雙筒望遠鏡曾經出現在探索頻道系列節目《龐然大物》（Really Big Things）、國家地理頻道系列節目《超大建築狂想曲》（Big, Bigger, Biggest）、英國廣播公司系列節目《仰望夜空》。BBC Radio 4 廣播節目《The New Galileos》介紹大雙筒望遠鏡和詹姆斯・韋伯太空望遠鏡。

## 大雙筒望遠鏡的發現

大雙筒望遠鏡與 XMM - 牛頓衛星共同發現了距離地球超過 70 億光年的星系團 2XMM J083026+524133。2007 年大雙筒望遠鏡偵測到了伽瑪射線暴 GRB 070125 的 26 等餘暉。

## 使用儀器

以下是大雙筒望遠鏡目前或計畫使用的儀器：

* 大雙筒照相機（Large Binocular Camera，LBC）：可見光與近紫外線廣視野主焦點攝影機；一個對藍色光最佳化，另一個則是紅色光最佳化。
* 波茨坦階梯光柵偏極與光譜儀（Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument，PEPSI）：位於合併焦點的高解析度光學攝譜儀和超高解析度偏極成像儀。
* 多目標雙重攝譜儀（Multi-Object Double Spectrographs，MODS）：兩個光學多目標和長狹縫攝譜儀和攝影機，可在單或雙主鏡模式下使用。
* 大雙筒望遠鏡影像場河外星系搜尋攝影機（與攝譜儀，LBT Utility Camera（& Spectrograph）Imaging Fields for Extragalactic Research，LUCIFER）：兩個多目標和長狹縫紅外線攝譜儀和成像儀。該成像儀的兩個攝影機可以在視寧度極限和調適光學開啟後繞射極限狀況下觀測。
* 大雙筒望遠鏡干涉照相機 / 近紅外線與可見光自適應天文干涉儀（LBT INterferometric Camera/Near-IR/ Visible Adaptive INterferometer for Astronomy）：在合併焦點上包含調適光學系統的廣視野干涉成像儀。
* 大雙筒望遠鏡干涉儀 / L 與 M 波段紅外線照相機（Large Binocular Telescope Interferometer/L/M-band（3−5 µm）InfraRed Camera，LBTI/LMIRCAM）：在合併焦點上的 2.9 到 5.2 微米斐索成像儀和中解析度光譜稜鏡。
* 大雙筒望遠鏡干涉儀 / 化零優化中紅外線照相機（Large Binocular Telescope Interferometer/Nulling-Optimized Mid-Infrared Camera，LBTI/NOMIC）：在合併焦點上對原行星和塵埃盤進行觀測的 N 波段化零成像儀。
* 開光自適應光學（First Light Adaptive Optics，FLAO）：修正大氣層扭曲
* ARGOS（先進瑞利表層導引自適應光學系統，Advanced Rayleigh Guided Ground Layer Adaptive Optics System）：多重雷射導星單元，可使用表層或多重共軛自適應光學系統。

## LBT 聯盟

以下是大雙筒望遠鏡計畫參與單位：

* 美國亞利桑那州（25%）：
  * 亞利桑那大學
  * 亞利桑那州立大學
  * 北亞利桑那大學
* 義大利（25%）：
  * 義大利國家天文物理研究所
  * 阿切特里天文台
  * 波隆納天文台
  * 羅馬天文台
  * 帕多瓦天文台
  * 布雷拉天文台
* 德國（25%）：
  * 馬克斯・普朗克天文研究所
  * 王座山天文台
  * 波茨坦天文物理研究所
  * 馬克斯・普朗克太空物理學研究所
  * 馬克斯・普朗克無線電天文學研究所
* 研究諮詢公司（12.5%）：
  * 俄亥俄州立大學
  * 聖母大學
  * 明尼蘇達大學
  * 維吉尼亞大學
* 俄亥俄州立大學（12.5%）

## 圖集

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## 其他格拉漢姆山國際天文台的設備

* 海因里希・赫茲次毫米波望遠鏡
* 梵蒂岡先進技術望遠鏡

## 參見

* 帕瑞納天文台
* 拉西拉天文台
* 托洛洛山美洲際天文台
* 甚大望遠鏡
* 歐洲極大望遠鏡

## 參考文獻

## 外部連結

* http://abell.as.arizona.edu/~hill/latestl.cgi （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Website of the LBT（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* LBT Large Binocular Camera （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Discovery Park（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） – Guided MGIO tours for the public
* AO LBT comparison