夜幕下的冷湖鎮(zhèn),星空璀璨,銀河迢迢。高度10米、重達50噸的望遠鏡圓頂緩慢開啟,望向宇宙深處。9月17日,試運行一個月的墨子巡天望遠鏡正式啟用,并交出第一份“作業(yè)”——仙女座星系和其外圍區(qū)域多色圖像。北半球最強“星空攝影師”正式開啟工作模式。
墨子巡天望遠鏡?中國科學技術大學供圖
墨子巡天望遠鏡首光獲取的仙女座星系圖片?中國科學技術大學供圖
寰宇尋真
“仙女座星系是離銀河系最近的大星系,距離地球約254萬光年,相對其他星系要亮很多,在地球上更容易觀測?!北本┐髮W天文學系主任吳學兵告訴科普時報記者,這應該是墨子巡天望遠鏡選擇首拍仙女座星系的一個主要原因。
然而,仙女座星系對地球的張角范圍有3—5度大,在地球上用望遠鏡觀測它的全貌并非易事?!叭绻h鏡視場很小,就無法觀測到仙女座星系的全部?!眳菍W兵說。
恰好,墨子巡天望遠鏡的本領是“北半球最強”。它是一座主鏡口徑為2.5米的大視場巡天望遠鏡,采用國際先進的主焦光學系統(tǒng)設計和主鏡主動光學矯正技術,可實現(xiàn)3度視場范圍內(nèi)均勻高像質(zhì)和極低像場畸變成像。它還配備7.65億像素大靶面主焦相機,具備大視場、高像質(zhì)、寬波段的特點。
“我們用30秒拍攝的一幅圖像的大小為1.76GB,相當于一部高清電影,一晚上可以獲得1.6T的數(shù)據(jù)?!?中國科學院紫金山天文臺研究員鄭憲忠介紹說。
“選擇拍攝仙女座星系可以檢驗墨子巡天望遠鏡的大視場觀測能力,這對于未來進行北半球天區(qū)夜空的高效巡天觀測研究是非常重要的。”吳學兵分析稱,仙女座星系是一個典型的大星系,對它的觀測可以讓我們了解比其他遙遠星系更細致的星系結構,加深對星系形成與演化過程的理解。
時域巡天
墨子巡天望遠鏡的科學目標之一就是大規(guī)模時域巡天。
“時域巡天是指每隔一段時間,對可觀測到天區(qū)的天體進行一次普查觀測。不斷重復普查,就可以獲得天區(qū)內(nèi)每個天體的觀測特性(如亮度等)是如何隨時間而變化的?!眳菍W兵說。
據(jù)了解,墨子巡天望遠鏡的鏡筒比較長,靈敏度相對更高。一晚上可以采集近6000平方度天區(qū)的圖像,是北半球巡天能力最強的巡天觀測設備。
墨子巡天望遠鏡是一個廣域巡天望遠鏡,日積月累“工作”后,就可為科研人員提供長時間時域巡天數(shù)據(jù),用于研究數(shù)億天體的變化以及發(fā)現(xiàn)新的天體爆發(fā)現(xiàn)象?!巴ㄟ^時域巡天還可以發(fā)現(xiàn)很多特殊的天體,進一步幫助其他精測型望遠鏡進行細致的光譜觀測研究?!眳菍W兵補充說。
通俗來說,墨子巡天望遠鏡可以“盯著”一塊天區(qū),進行多次曝光拍照監(jiān)測,圖像疊加后能探測到更遠、更暗的星體,并對這些星體的空間分布和組成進行精細刻畫。
九天“旅拍”
與射電望遠鏡中國天眼(FAST)不同,墨子巡天望遠鏡是光學望遠鏡,工作在可見光波段。與同屬于光學望遠鏡的郭守敬望遠鏡(LAMOST)也不同,墨子巡天望遠鏡是一臺只能拍攝二維照片的大視場光學望遠鏡,它不能用于拍攝天體的光譜(即天體發(fā)光強度隨波長的變化)。
未來,我國還將發(fā)射首個大型巡天空間望遠鏡(CSST)。雖然二者都是以拍攝光學波段二維照片為主的大視場光學望遠鏡,但還是有諸多不同之處。
“比如,墨子巡天望遠鏡是地面望遠鏡,只能拍光學波段(5個濾光片)的二維照片;CSST是空間望遠鏡,除光學波段外,還能拍攝紫外波段的照片,波段覆蓋范圍更寬(7個濾光片)?!眳菍W兵稱,除拍攝二維照片外,CSST還有拍攝17500平方度巡天天區(qū)天體低分辨率光譜的計劃。墨子巡天望遠鏡對天體的時域巡天數(shù)據(jù)或?qū)⑻峁┙oCSST,由CSST對天體進行光譜觀測,這將對科學家全面了解更多天體的物理本質(zhì)提供幫助。
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