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中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2026年9月18日
特長基線干涉測量（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）是一種把相隔很遠的多座電波望遠鏡連結起來的觀測技術。這些望遠鏡一起觀測時，就像組成一台口徑相當於望遠鏡彼此距離的「超大型虛擬望遠鏡」，因此能夠看見非常細小的天體結構。事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope，EHT）就是利用這種方法，在 230 GHz 的頻率下拍攝出 M87星系黑洞，以及銀河系中心黑洞的影像。若把 VLBI 推向更高的觀測頻率，理論上可以得到更高的解析度，也就是看見更細微的天體結構。不過，頻率越高，觀測也越困難，因為地球大氣的變化會更快速地干擾電波訊號。
首次挑戰 690 GHz
2024 年 11 月 21 日，由中研院天文所研究員陳明堂領導的國際團隊，進行第一次在 690 GHz 大氣觀測窗口的 VLBI 實驗。這次實驗使用了智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）和阿塔卡瑪探路者實驗望遠鏡（APEX）、夏威夷的馬克斯威望遠鏡（JCMT），以及格陵蘭望遠鏡（GLT）。不過，由於當天格陵蘭的天氣不佳，GLT 最後無法參與實際觀測。研究團隊利用 ALMA 最新建立的 Band 9 相位合成技術，成功在 ALMA 和 APEX 之間偵測到來自類星體 J0423−0120 的 VLBI 干涉訊號（fringe），訊噪比（signal-to-noise ratio）約為 12。這是目前為止，地面 VLBI 所成功偵測到的最高頻率干涉訊號。然而，在距離更遠的 ALMA–JCMT 基線上，則沒有偵測到 690 GHz 的訊號。
為什麼 690 GHz 這麼難？
這次實驗同時展現了近太赫茲（near-terahertz） VLBI 的潛力與困難。即使當天天氣非常好，690 GHz 的電波仍然很容易受到大氣變化影響。大氣會讓電波訊號的相位快速改變，使不同望遠鏡收到的訊號難以長時間保持一致。因此，研究團隊能夠把訊號有效「疊加」的時間受到限制。實驗中也測試了一種利用碘原子穩頻的原子鐘作為頻率標準的方法，這是未來發展體積較小、可靠性高的高頻 VLBI 觀測站的重要一步。雖然這次實驗仍面臨不少限制，但 ALMA–APEX 的成功偵測已經證明：VLBI 在 690 GHz 的頻率下是可以運作的！接下來，研究團隊還需要進一步提升望遠鏡的靈敏度、改善各望遠鏡之間的同步與相位校正，以及更有效地修正大氣造成的干擾，才能讓這種高頻 VLBI 觀測從一次性的實驗，逐漸變成可以常規進行的觀測。未來若能把 VLBI 推進到 690 GHz，天文學家將有機會以更高解析度觀察超大質量黑洞周圍最接近黑洞的區域，開啟地面電波干涉測量的新領域！
AI生成圖（OpenAI）示意參與本次實驗的望遠鏡，包括位於智利的 ALMA 與 APEX、夏威夷的 JCMT，以及格陵蘭的 GLT。由於觀測當天格陵蘭天氣不佳，GLT 未能實際參與觀測。
ALMA–APEX 在 690 GHz 偵測到 J0423−0120 的 VLBI 訊號。圖中的明顯峰值表示兩座望遠鏡所接收到的電波訊號，在時間上成功對應起來，因此確認偵測到了 VLBI 訊號。下方的圖則顯示訊號的相位有很大的散布，反映出 690 GHz 的電波容易受到大氣快速變化的影響。圖片來源：陳明堂團隊
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這篇論文發表於2026年8月出版的太平洋天文學會彙刊（Publications of the Astronomical Society of the Pacific），篇名：First Very Long Baseline Interferometry Fringe Detection at 690GHz
媒體聯絡：
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中央研究院天文及天文物理研究所研究員 陳明堂
Email: mtchen@asiaa.sinica.edu.tw Tel: (02)2366-5348（台灣）或 +1 (808) 938-4708 (美國)
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