苏格兰爱丁堡赫瑞瓦特大学物理学教授德里克·特尔福德·里德撰写了这篇文章。它最初发布在《对话》杂志上，标题为“我们如何建造世界上最大的光学望远镜来破解科学中一些最大的难题”。
世界上最大的光学望远镜
天文学家会问一些最基本的问题，从我们在宇宙中是否孤独，到构成宇宙大部分的神秘暗能量和暗物质的本质是什么。
现在，来自世界各地的一大群天文学家正在智利建造有史以来最大的光学望远镜——超大望远镜。一旦建造在2028年完成，它可能会提供改变我们对宇宙的认识的答案。
凭借其直径为 39 米的主镜，ELT 将包含有史以来最大、最完美的反射面。它的聚光能力将超过所有其他大型望远镜的总和，使其能够探测到比人眼所能看到的暗淡数百万倍的物体。
我们需要这样的望远镜有几个原因。它令人难以置信的灵敏度将使它能够对一些有史以来形成的第一批星系进行成像，这些光已经传播了130亿年才能到达望远镜。对这些遥远物体的观察可能使我们能够完善对宇宙学以及暗物质和暗能量本质的理解。
外星生命
ELT也可以为最基本的问题提供答案：我们在宇宙中是孤独的吗?ELT有望成为第一台追踪类地系外行星的望远镜。这些行星围绕其他恒星运行，但与地球具有相似的质量、轨道和与宿主的接近度。
这些类地行星占据了所谓的金发姑娘区，它们将以恰到好处的距离绕恒星运行，使水既不会沸腾也不会结冰，从而为生命的存在提供条件。
ELT相机的分辨率将比詹姆斯·韦伯太空望远镜高六倍。这种分辨率将使其能够拍摄迄今为止最清晰的系外行星图像。但是，尽管这些照片很吸引人，但它们并不能说明整个故事。
为了了解系外行星上是否可能存在生命，天文学家必须用光谱学来补充成像。虽然图像揭示了形状、大小和结构，但光谱告诉我们天体的速度、温度甚至化学成分。
世界上最大的光学望远镜将检查系外行星
ELT将包含不是一个，而是四个光谱仪。光谱仪是将光线分散成其组成颜色的仪器，就像平克·弗洛伊德的《月亮的黑暗面》专辑封面上的标志性棱镜一样。
这些光谱仪的大小与小巴差不多，并经过精心的环境控制以确保稳定性，是ELT所有关键科学案例的基础。对于巨型系外行星，Harmoni仪器将分析穿过其大气层的光，寻找水，氧气，甲烷，二氧化碳和其他表明生命存在的气体的迹象。
为了探测更小的类地系外行星，将需要更专业的安第斯山脉仪器。成本约为3500万欧元，晶心将能够检测到光波长的微小变化。
从以前的卫星任务中，天文学家已经很清楚在天空中寻找系外行星的位置。事实上，已经用凌日法探测到数千颗已确认或“候选”的系外行星。在这里，一架太空望远镜盯着一片包含数千颗恒星的天空，并寻找它们的强度的微小、周期性下降，这是当一颗轨道行星从其恒星前方经过时造成的。
寻找微小的摇晃
但安第斯山脉将使用不同的方法来寻找其他地球。当一颗系外行星绕着它的主星运行时，它的引力会拉扯到恒星上，使其摇晃。这个运动非常小。地球的轨道导致太阳以每秒 10 厘米的速度振荡......的行走速度。
就像救护车警笛的音调在朝我们走来和远离我们时起伏一样，从摇晃的恒星中观察到的光波长随着行星追踪其轨道而增加和减少。
极致精度
值得注意的是，Andes将能够检测到光颜色的微小变化。星光虽然从紫外到红外线基本上是连续的，但包含一些波段，其中恒星外部区域的原子在光逸出时吸收特定波长，在光谱中显得很暗。
这些特征位置的微小变化可能会在数月和数年内揭示周期性摆动。这最终可以帮助我们找到地球2.0。
在赫瑞瓦特大学，我们正在试行开发一种称为频率梳的激光系统。该系统将使晶心达到如此精致的精度。就像尺子上的毫米刻度一样，激光器将通过提供结构为数千个规则间隔波长的光谱来校准安第斯光谱仪。
该刻度将在数十年内保持不变，从而减轻了温度和压力环境变化引起的测量误差。
由于ELT的建设成本为14.5亿欧元，一些人会质疑该项目的价值。但天文学的意义跨越了几千年，超越了文化和国界。只有把目光投向太阳系之外，我们才能获得超越此时此地的视角。
