这是人类观察宇宙的眼睛，阿塔卡马大亚毫米阵列如何探索宇宙？

ALMA天文台是一个国际天文学设施，合作国家或者机构分别有智利共和国，欧洲南半球天文研究组织ESO、台湾NSC国家科学委员会、台湾中央研究院AS、韩国KASI韩国天文和空间科学研究所、美国国家科学基金会NSF和日本国家自然科学研究所NINS。

ALMA是现存最大的天文项目，它拥有前所未有的规模，由66根高精度地面观测台形成地面观测阵列，这些地面观测台直径大多为12米至7米。ALMA位于一个真正独特又不寻常的地方：智利阿塔卡马沙漠。虽然天文学家将在海拔2900米的OSF技术大楼操作望远镜，但地面观测台大多在阿尔蒂普拉诺海拔5000米的高原建设。

之所以选择这一地点，是因为这里是最适合天文观测的地方，这里的气候和高度使得观测干扰减少。ALMA站点的年平均降雨量在100毫米以下，是天文观测的理想地点。事实上，无线电波可以穿透空间中的大量气体和尘埃，也就是说可以在几乎不失真的情况下穿过地球大气层，获得不失真不失数据的图像。如果ALMA上空的大气含有水，无线电信号就会被大量吸收，这样会并会降低观测的质量。

1963年11月6日，欧洲南方观测站ESO与智利政府签署了初步协定，使ESO能够将其观测台置于极为晴朗的智利天空之下。ALMA的诞生可以追溯到20世纪末，欧洲、北美和日本的天文学家对大毫米/亚毫米阵列射电望远镜进行了初步研究，并讨论了不同可能的观测阵列。研究后，有一个很明显的问题，这些计划，很难由一个机构来实现，所以ALMA是各国天文观测机构联合建造的。

2009年11月17日，ALMA只使用组成阵列的66个地面观测台中的两个进行了第一次测量。2010年1月4日，当时只有三个地面观测台在协调工作。2011年10月，ALMA正式向天文学家开放，大约三分之一的地面观测台开始工作。ALMA是有史以来最大和最科学的地面观测站，在2013年开始全面观测。

ALMA工作组当时根据天文台的情况确定了任务目标：

1追踪宇宙第一批星系形成到宇宙中恒星形成高峰期的演化过程，时间大约在120亿年前至133亿年前。

2追踪宇宙中从简单有机分子到复杂有机分子的演变过程，了解太阳系的演化过程，了解太阳系内部行星和太阳的演化过程。

3对附近恒星形成区域的星盘进行成像，探测形成行星所造成的潮汐间隙和内部核心。这个观测目标有利于让天文学家了解地球的起源，确定一些理论。

ALMA是世界上研究宇宙的最强大的组合阵列之一，其观测波长为亚毫米和毫米，位于红外线和较长无线电波之间。然而，ALMA并不像许多巨大望远镜的图像。它不使用可见光和红外光望远镜的反光镜，而是由许多看起来像金属卫星天线的地面观测台组成。66个地面观测台中，其中54个地面观测台的直径为12米，还有12个较小的地面观测台，每个碟盘结构的直径为7米。

每个天线最明显的部分是碟盘结构，这是一个很大的反射面。ALMA的大部分碟盘直径为12米，碟盘的作用都与光学望远镜的镜面相同，它可以收集来自遥远天体的辐射，并将其聚焦到测量辐射的探测器元件上。和太空望远镜的不同之处在于探测到的辐射波长，可见光由光学望远镜捕获，只是电磁辐射光谱的一小部分，波长大约在380到750 nm之间。相反，ALMA将探测天空的辐射，波长范围更大。

看到这里可能很奇怪，为什么ALMA的碟盘结构没有镜子一样的反光面，而是有一个金属的表面。任何光学望远镜的反射表面都必须是近乎完美的，如果它们有超过所探测波长的百分之零点几的缺陷，望远镜就不会产生精确的测量结果。这些碟盘结构不需要和光学望远镜一样表面那么完美。因此，尽管ALMA的观测台看起来像巨大的金属卫星天线，但是对于亚毫米波光子（光粒子）来说，它们已经拥有非常光滑的反射表面了，可以精确地聚焦光子。

除了碟盘表面，工作组在观测的时候必须非常精确地控制指向，需要指向的角度精度在06弧秒（一弧秒是三千六百分之一度），这相当于在15千米之外对准一个兵乓球。

ALMA将把来自它的天线阵列的信号合并成一个干涉仪，就好像这66个地面观测台是一体的一样。ALMA工作组还有两辆运输车，天文学家将能够根据所需观测的目标来重新更换观测台的位置。因此，不像固定在一个地方的望远镜，这些观测台足够坚固，可以连同混凝土基座一起移动，而不会影响天文学家的观测过程。

这些观测台没有穹顶或外壳保护，那到时候下雨下雪怎么办呢？其实刚才我们说到，高原气候非常干燥，几乎不会下雨，至于下雪因为碟盘结构的特殊合金材料可以防止下雪和融雪的情况。

所有的观测台都是为了满足严格的技术要求而设计的，并且作为整体的一部分共同工作。这些最先进的观测台，结合在一起，这是革命性的观测设备，反映了全球ALMA项目的合作性质。

毫无疑问，ALMA是人类最成功的天文观测阵列之一，接下来我们一起走出太阳系，迈向宇宙，来看看ALMA记录下的星球和宇宙是什么样子。利用一些天文观测原图，了解天文学家是如何使用ALMA成像数据来分析星球或者星系的吧。

太阳系的一道风景线，木星

木星的大气层主要由氢和氦以及甲烷、氨气、硫化氢和水等微量气体组成。最上层结构是由氨冰组成的。下面是一层固体的氨水硫化氢颗粒，在云层上方约80公里处，很可能有一层液态水。上层云形成了独特的棕色带和从ALMA看到的白色区域。

木星上的许多风暴都发生在上层结构内。它们可以与地球上的雷暴相比较，风暴内部也会伴随着密集的闪电现象。风暴在可见光中以小而明亮的云出现，被称为羽状云，我们还可以在地球上观测到。

用ALMA拍摄到的木星图像。亮带表示高温，暗带表示低温。暗带与木星上的区域相对应，在可见波长上通常是白色的。这张图像包含超过10个小时的数据。除此之外，ALMA的这张还可以显示木星云层下面氨气的分布情况。

ALMA（上方）和哈勃太空望远镜（下方）观测到的木星平面图对比。木星南赤道带的喷发在这两幅图像中都是可见的。

130亿年前的光芒

今年6月17日，研究人员使用阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列ALMA观测了130亿年前宇宙中的一个由氧气、碳和尘埃组成的宇宙中最早的星系。通过比较不同的信号，研究小组确定星系实际上是两个正在合并的星系，这使得它成为迄今发现最早的合并星系的例子，它就是B14-65666。

B14-65666是一个位于130亿光年外的星云。由于光速限制，我们看到的B14-65666的光必须旅行130亿年才能到达我们的视线中。换句话说，它们给我们展示了130亿年前星系的样子，也就是宇宙大爆炸后不到10亿年的景象。

这是B14-65666的合成图像，显示了由ALMA观测到的尘埃（红色）、氧气（绿色）和碳（蓝色）的分布图，以及由哈勃太空望远镜观测到的新生恒星集中区域（白色）

宇宙中的双恒星系统

我们的太阳系只有一颗恒星，但是宇宙中有很多恒星级系统有两颗恒星，就好像我们的太阳系有两个太阳，天文学家目前还不清楚这是如何产生的。不过天文学家推测这些恒星是从崩溃星盘中心的一个螺旋星盘中诞生的。

了解形成双星的动力学一直很困难，因为这些系统中的恒星仍然被厚厚的气体和尘埃所包围，这些云团阻止了大多数光线的逃逸，不利于观测。幸运的是，只要能够以足够高的空间分辨率成像，就可以用无线电波看到它们。

接下来ALMA可以带领我们看一看“两颗太阳”的奇特风景。大多数双星结构中一颗质量很大，是中心恒星，另一颗比较小，是次级恒星。观测结果表明，IRAS-07299这两颗恒星之间的距离约为180AU，也就是太阳到地球的距离乘180，两者相距甚远。它们目前以最多600年的周期围绕着彼此运行，总质量至少是我们太阳的18倍。

这是ALMA对IRAS-07299恒星形成区域及其中心的大质量双星系统的图像。图像显示了IRAS-07299浓密的气体流（绿色），这些气流似乎正在向中心流动。甲醇气体运动是蓝色的。根据气流运动，右边的虚线则告诉了我们双星的运动轨道。

星系与星系——宇宙中重子物质的主要玩家

ALMA可以看做是一个超灵敏的宇宙化学传感器。当分子在太空中颠簸振动时，它们自然地以特定的频率发射电磁辐射，在光谱上会以尖峰形式出现。ALMA的每个接收带都可以检测到这些独特的光谱。

接下来我们来看NGC 6634 I，NGC 6334 I是猫爪星云的一部分，距离地球4300光年。天文学家在NGC 6634 I内部的主要恒星形成区域发现了大量复杂的有机分子。这也是NGC 6634 I备受瞩目的原因，有机分子的出现代表了这个星云的某个部分可能拥有生命。

在NGC 6334 I方向上检测到的分子包括甲醇、乙醇、甲胺和乙醇醛，这是最简单的糖分子。这张图像由ALMA10波段接收器拍摄，这是ALMA的最高频段。我们可以看到蓝色成分重水HDO从单个原恒星或一小团原恒星中流走。橙色区域是同一区域的连续辐射星尘。

黑洞——宇宙中最神奇最可怕的天体

大多数星系的中心都有一个超大质量的黑洞，其质量是太阳的数百万倍至数十亿倍。黑洞非常活跃，它们一刻不停地吞噬着物质。不过，黑洞吞噬物质的时候，物质不是直接掉进黑洞，而是在活跃的黑洞周围堆积起来，形成一个好像甜甜圈的结构，也就是天文学家经常说的吸积盘。

基于计算机模拟和阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列ALMA的新观测数据，研究人员发现活跃的超大质量黑洞周围的气体环并不是简单的甜甜圈形状。相反，从中心排出的气体与进入的气体相互作用，形成一个动态循环模式，类似于城市公园的喷泉。

北极星星系中心超大质量黑洞与周围的气体，CO分子气体和C原子气体的分布分别以橙色和青色表示。

艺术家绘制了在北极星星系中心的超大质量黑洞周围气体运动的渲染图。这三种气体组成了理论化的喷泉结构，1代表的是嵌入致密冷分子气体的吸积盘，2是喷射出的热原子气体，3是气体返回吸积盘的过程。

如果我们用肉眼观察星系可以吗？当然是可以的，但是我们的肉眼条件非常有限，无法观察到距离我们很远的星系，更无法剖析星系的结构与黑洞吸积盘的构成……所以毫无疑问，无论是ALMA也好，还是哈勃也好，等等这些观测设备都是人类观察宇宙的眼睛。

人类从古至今一直在探寻自身的起源，地球的起源，太阳系甚至整个宇宙的起源，所以很明显，我们是很爱刨根问底的动物。现在，我们对于宇宙观测的程度还十分有限，不过在不远的将来，人类可以通过不断发展的观测天文学了解宇宙，了解太阳系，了解自己。

未来是值得期待的，我们未来也许可以看到可观测宇宙的边缘，了解整个宇宙的形状，或者我们可以观测到黑洞的内部，而不只是研究视界外的吸积盘结构。

未来可期，从科学到科幻，需要全人类的共同努力。

秦皇岛是一座多元化的生态旅游城市，有山、有海、有河、有湿地、有长城。其优越的地理位置和良好的生态环境是这座城市独特的旅游资源。

北戴河风景区位于秦皇岛市北戴河区东部沿海，东北至鸽子窝公园。这里是世界著名的观鸟胜地之一，发现了451种鸟类，被誉为“观鸟圣地”。 早在上世纪20年代，这里就被称为“东亚避暑胜地之冠”，成为中国四大著名避暑胜地之一。

山海关，又称关羽、关羽、鲁林关，位于河北省秦皇岛市东北15公里处。它是明代长城的东北关隘之一。1990年以前，这里被认为是明长城东端的起点，与千里之外的嘉峪关遥相呼应，闻名天下。 山海关古城是明代万里长城上的重要军事防御体系。东门镇东楼雄伟壮观。因地处要隘，形势险要，又是从万里长城东出的第一关，故有“天下第一关”之称

圣蓝海洋公园位于秦皇岛市北戴河新区黄金海岸，于2015年5月1日投入运营。 是目前中国北方最大的海洋主题公园之一，是集旅游观赏、科普教育、互动娱乐、餐饮购物、休闲度假为一体的大型主题景区。

老龙头位于河北省秦皇岛市山海关区南4公里的渤海之滨。它是明长城的东部，连接着长城东面的九个城门。它像一个龙头潜入海中，兴风作浪，故名。 老龙头由石城、京鲁台、南海口关、澄海楼组成。

2022年12月浪漫天象时间表

_木星伴月

时间：2022年12月2日

12月2日08:57木星与月球运行到相合的位置，当晚我们能看见木星伴月的现象。2日20点左右，朝南方天空看，月亮在双鱼座，其右下约56度的地方就是木星。木星视星等-27等，非常明亮。本月29日还将有一次木星伴月。

_木星伴月

时间：2022年12月2日

12月2日08:57木星与月球运行到相合的位置，当晚我们能看见木星伴月的现象。2日20点左右，朝南方天空看，月亮在双鱼座，其右下约56度的地方就是木星。木星视星等-27等，非常明亮。本月29日还将有一次木星伴月。

_火星伴月+火星冲日

时间：2022年12月8日

12月8日火星冲日，视直径170角秒，视星等-19等，位于金牛座，是观察火星的最佳时机，而且这天恰好一轮满月来到火星旁边，上演美丽的星月童话。

_双子座流星雨极大期

时间：2022年12月14日

年度三大流星雨之一的双子座流星雨今年极大期预计出现在12月14日21时，天顶每时出现率为150。

双子座流星特色为明亮，移速中等，辐射点在入夜后即自东北偏东方升起，但由于12月14日为农历十一月廿一的亏凸月，月光将影响后半夜至清晨时段的观测。

_水星东大距

时间：2022年12月21日

12月21日23时31分水星东大距，日距角201度，视直径67角秒，视星等-06等。傍晚时水星在接近西南方的低空，比太阳落山的位置稍微靠左一点，可以事先确认太阳落山的位置，在天空变暗并且水星沉没之前找到它。

_小熊座流星雨极大期

时间：2022年12月22~23日

公元1449年，中国人记载了小熊座流星雨的存在。小熊座流星雨是每年固定发生的小流星雨之一，是全年最后一个流星雨。

_土星伴月

时间：2022年12月26日

26日日落后朝西南方无遮挡处的低空看去，一弯蛾眉月位于摩羯座，上方为土星。不过观测时间很短暂。

_水星合金星

时间：2022年12月29日

12月29日17:17水星合金星，水星在金星以北141度的地方。

傍晚在西南较低的位置可以看到金星，亮度-39等，很明亮，用双筒望远镜就能找到。水星在金星的右上角，亮度是04等，由于天空还很亮，加上高度角很低，想要找到水星比较困难。

4月8日凌晨，火星和土星“双星会月” ，联袂月球呈现浪漫天文景观。

比较特殊的是，这次与月亮相会的两颗地外行星——火星跟土星。

天津市天文学会理事赵之珩称，进入4月，几颗亮行星的观测条件越来越好。其中，在地球外围运行的两颗大行星火星和土星相聚在清晨的东南方天空。火星呈橙红色，土星则有些发黄，肉眼很容易分辨。

8日4时，火星、土星会和月亮恰好构成一个倒立的直角三角形，非常醒目。

8日是农历二月二十三，恰好是下弦月。下弦月出现在下半月的下半夜的东面天空，月面朝东，日出黎明前才出现。

其实，“双星会月”“双星伴月”是一种比较常见的天文现象。几乎每个月都有，只是位置不同。根据月亮的高低、形状，两颗行星与月亮经常组成不同的图案，比较有名的就是双星在上、月牙在下的“笑脸图”。记者梳理了近几个月“双星伴月”天象。

今年3月19日，月亮、金星和水星在西方低空一同现身，上演“双星伴月”天象。金星和水星都是天宇中比较亮的行星，金星的星等是-39等，水星的亮度0等。当时恰好是农历初三， 月相为娥眉月，像一艘窄窄的月亮船。

去年12月14日，木星和火星与月牙同框，形成“双星伴月”天象。巧合的是，当时正有双子座流星雨。

去年10月17日五时，也出现“双星伴月”天象，这次是“金木合月”，即金星、木星和月球同时出现在夜空中。有趣的是，这次两颗行星和弯月构成了一张笑脸图。

其实不单有“双星伴月”，还有“三星伴月”“四星伴月”“五星伴月”。

2017年9月18日至19日，金星、恒星轩辕十四、火星、水星上演“四星伴月”美丽天象。

2016年8月12日晚，火星、土星、心宿二与月亮共同上演“三星伴月”天象。

2015年10月10日，则上演了难得一见“五星合月”，火星、木星、金星、水星、轩辕十四五颗星同时现身夜空。

这里需要说明的是，轩辕十四和心宿二身份不同，它们是恒星，但是夜空中比较亮的星。

五大在古代各有自己的别称，水星总在太阳两侧一辰(古代距离单位)之内，所以被称为辰星;金星是五大行星中最亮的，所以被称为太白，又只在早晚出现，所以又称为启明和长庚;火星呈红色，我国古代称之为“荧惑”;木星约12年运行一周天，所以被称为岁星;土星被称为镇星。

1双鱼座

木星守卫下的双鱼座，内心深处内置烂漫特性，烂漫的气氛弥漫着她们日常生活的每一处。双鱼座将自身的日常生活过得很有新意，也会将自身生活的位置布局的很温暖。与她们处对象，会感受到完美的烂漫感受。节日里，她们会认真提前准备礼品，给爱人一个意外惊喜，也会构建甜蜜的节日气氛。

双鱼座的脑中有关烂漫的好点子五花八门，会方案和爱人一起看落日余晖，也会惦记着一起去风景如画的位置旅游，或是选择一个有独特作用的地区共进晚餐，总而言之和许多人在一起的日常生活，是充斥着粉红色气泡的。主宫位在玄秘宫的双鱼座，的身上还维持着一定的新鲜感，为平淡生活增加了无穷的探寻。

2射手座

射手座在四象特性中属火，她们对日常生活也是有起火一般的激情，说话方式也幽默有意思，令人很是愉快。和射手座处对象，假如能接纳她们爱自由的特性，别的层面真是无可取代。她们也不太爱斤斤计较得与失，日常生活的洒脱随心所欲，她们极少被负面情绪一直被困原地不动，也常常用自我调侃的方法解决难堪。

木星主宰者下的射手座，有着主动积极的心态，针对烂漫的操作也经常会出乎意料，给情侣意外惊喜，她们的执行力十足，而且保证给别人的都是会切实落实。她们的浪漫气息和日常的招数并不一样，她们具有艺术创意，会想起另一方意想不到，却又可以触动到他人的好点子，尽管爱情保鲜期不长，但并不影响到她们充分发挥烂漫。

3狮子座

太阳主宰者下的狮子座，谈不上尤其明白烂漫，可是从理想主义者的视角考虑，她们的身上是具备浪漫派情结。狮子座无论在什么时候，都想要做闪闪发亮、引人注意的主人公，这也就促使它们在一些场所，会为了更好地吸引住心爱的对象的专注力，而佯装烂漫。

火相星座的烂漫是炽热的，可以显著感受到的，狮子座爱一个人，便会为了更好地别人投入的时间和时间精力，乃至甘愿耗费大价格去筹划。有的人会感觉是否有一些浮夸和脱离实际，但是烂漫原本就和具体性不挂勾。只需可以让深爱的人高兴，狮子座会披荆斩棘在所不惜。