如何一次性获得整个星系的3D视图

想想一只苍蝇，你有没有试过去抓住一只？你最好快点，因为和大多数昆虫一样，苍蝇可以360°检测到它们周围的运动。秘密在于它们的复眼，它们由大量微小的光感受器（称为小眼）组成。这些共同作用提供了一个非常宽的马赛克视图。蚂蚁可以有几只小眼到一千只小眼，苍蝇和蜜蜂有几千只，而蝴蝶和蜻蜓有几万只。小眼的数量越多，昆虫的视野就越宽，视觉也就越清晰。

使用类似的原理，但目的完全不同，科学家们开发了一种称为积分场单元(IFU)的仪器。在IFU中，视野被分成许多单元或段以获得整体的全面概览。IFU广泛用于地球遥感，更具体地说，用于天气预报，以及监测自然灾害和气候变化。

一只苍蝇的特写，详细显示了复合眼睛。水滴充当透镜，使刻面清晰可辨。这些小平面中的每一个都是小眼的表面。复眼的这种配置允许像昆虫这样的微小生物拥有大型视觉探测器（相对于它们的体表面积），从而为它们提供非常广阔的视野。

在天文学中，IFU用于使用一种称为积分场光谱学的技术，一次性研究扩展物体，例如星云、星系或拥挤的恒星或星系团。在这种方法中，来自场的每个单元或像素的信号被馈送到光谱仪，然后为每个单独的像素生成光谱。所有得到的光谱都被排列成一个数据立方体（见图1），其中包含整个2D视场加上从光谱仪绘制的第三维，它将光分成不同的颜色或波长（见图2）。天文学家可以使用来自积分场光谱仪的大量信息来测量，例如，遥远星系中气体的运动（参见eso1437）或到视野中不同星系的距离（参见eso1507）。

图1 MUSE观察奇怪的星系NGC4650A。

图2 NGC4650A的MUSE彩色编码图像。

不同类型的IFU使用不同的技术来划分视野。三个主要应用于天文学的领域是：

1. 微透镜阵列（非常类似于昆虫的复合眼睛）。

2. 光纤束，可单独使用或与微透镜阵列结合使用（见图3）。

3. 一个图像切片器（见图4）。

IFU的第一个想法来自G Courtes于1982年。它首次在天文学中使用TIGER仪器进行了实际应用，该仪器于1987年在位于莫纳克亚山的3.6米加拿大-法国-夏威夷望远镜(CFHT)上首次发光，夏威夷。TIGERS的IFU是一个小透镜阵列。

图3 IFU工作原理的说明

图4 积分场光谱 (IFS)原理

在ESO，第一台专用积分场光谱仪是 SINFONI，它于2004年在甚大望远镜 (VLT) 上看到了它的第一道光。如果你。多目标光谱仪 FLAMES 也有两个集成场单元，而第二代红外光谱仪KMOS有24个小型IFU，每个都安装在一个可展开的臂上。VIMOS还有一个相当宽的IFU，它结合了微透镜和光纤束。所有这些仪器都有不同的特性──它们对不同的波长敏感，它们有不同的视野，不同的光谱分辨率——这使得它们适合观察不同类型的物体并解决不同的天文问题。