多國科學家共同研制了一種獨創(chuàng)的無線電接收器DESHIMA（深光譜高紅移繪圖儀），并成功地用無線電接收器DESHIMA獲得了第一批光譜和圖像。

DESHIMA結(jié)合了探測宇宙無線電波的廣泛頻率范圍并將其分散到不同頻率的能力，展示了其獨特的能力，可以有效地測量到最遙遠的天體距離，以及繪制出附近宇宙云中各種分子的分布。Deshima(或“Dejima”)是建于17世紀中葉的貿(mào)易站，現(xiàn)在用創(chuàng)新的納米技術(shù)為一個新世界，廣闊的宇宙打開了另一扇窗。

德爾夫特理工大學研究員、DESHIMA項目負責人安藤彰(Akira Endo)說：DESHIMA是一種全新的天文儀器，可以用它繪制出早期宇宙的三維地圖。DESHIMA獨特之處在于它可以將無線電波大頻率范圍分散到不同的頻率，DESHIMA的瞬時頻率寬度(332-377 GHz)比阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)使用的接收機寬五倍以上。將宇宙無線電波分散到不同的頻率或光譜中，是提取宇宙各種信息的一項重要技術(shù)。

由于不同的分子以不同頻率發(fā)射無線電波，光譜觀察能告訴我們某天體的組成成分。此外，宇宙膨脹降低了測量到的頻率，而測量固有頻率的頻移為我們提供了到遙遠物體的距離。名古屋大學副教授田村洋一(Yoichi Tamura)表示：目前已有許多具有光譜能力的無線電接收器，但一次觀測的覆蓋頻率范圍相當有限。另一方面，DESHIMA在頻率范圍寬度和光譜性能之間實現(xiàn)了理想的平衡。在這種獨特能力背后是創(chuàng)新的納米技術(shù)，研究小組開發(fā)了一種特殊的超導電路——濾波器組。

其中無線電波被分散到不同的頻率，就像配送中心的分揀輸送機。在“信號傳送帶”的末端，裝有敏感的微波動電感檢測器(MKID)，對分散的信號進行定位和檢測。DESHIMA是世界上第一個將這兩種技術(shù)結(jié)合在一塊芯片上的儀器，用來探測來自宇宙的無線電波。作為第一次測試觀測，DESHIMA被安裝在一個10米的亞毫米望遠鏡上，這是國家天文臺(NAOJ)在智利北部操作的阿塔卡馬亞毫米望遠鏡實驗(ASTE)。第一個目標是活動星系vv114，到銀河系的距離已經(jīng)被測量到為2.9億光年。

DESHIMA成功地探測到了來自星系中一氧化碳分子的信號，其頻率與宇宙膨脹的預期頻率相符。當天文學家試圖探測距離未知遙遠物體發(fā)出的無線電輻射時，通常會掃過一定的頻率范圍。使用傳統(tǒng)的窄帶寬無線電接收機，需要重復觀測，同時稍微改變頻率。相比之下，寬帶DESHIMA大大提高了發(fā)射搜索的效率，并幫助研究人員繪制出遙遠星系的地圖。DESHIMA的高性能也已被證實用于觀察銀河系附近分子云。

DESHIMA同時捕捉并成像了獵戶座星云中CO、formyl離子(HCO+)和氰化氫(HCN)三種分子的發(fā)射信號分布。研究小組的目標是進一步提高DESHIMA能力，東京大學教授Kotaro Kohno說：目標是擴大頻寬，提高靈敏度，并開發(fā)出一種16像素的無線電攝像機，未來DESHIMA將是各個天文學領(lǐng)域的一個重要起點，其研究成果發(fā)表在《自然天文》期刊上。

博科園｜研究/來自：國立自然科學研究院

參考期刊《自然天文學》

DOI: 10.1038/s41550-019-0850-8

博科園｜科學、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學哦