走近墨子巡天望远镜的青年天文学团队以及他们的守护黑夜星光
发布时间：2023-10-06 12:32:16 所属栏目：动态 来源：
导读： 千里黄沙，空旷得仅有一望无垠的山脉和秃岭；万里苍穹之下唯有枯干的山峰矗立其中。高处的山顶上，远远能眺见白色的圆顶。虽然样式简单，但里面的设备，却能将浩瀚璀璨的星空图景置于科学家眼前，得窥宇宙的一隅
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千里黄沙，空旷得仅有一望无垠的山脉和秃岭；万里苍穹之下唯有枯干的山峰矗立其中。高处的山顶上，远远能眺见白色的圆顶。虽然样式简单，但里面的设备，却能将浩瀚璀璨的星空图景置于科学家眼前，得窥宇宙的一隅。 这便是中国科学技术大学-紫金山天文台大视场巡天望远镜，也被称作墨子巡天望远镜。 水是生命之源，可在这里，用水洗碗都成了奢侈。“洗碗多浪费水。”中国科学技术大学天文学系博士后宛振在打包饭菜时说。在山上，他们只能用塑料碗将就着。甚至，为避免浪费，有时几个人共用一个碗。 不仅水不便运输，想自己煮饭，也会因为高原沸点不足而无法做到。中国科学技术大学天文学系教授、墨子巡天望远镜总设计师孔旭在介绍基地时说，平时在基地值夜班的团队，都是从山下打包饭菜或携带速食产品上山。很长一段时间，科研人员的主食是泡面。 与这里的居住环境相配的是附近的无人区、戈壁滩。厕所在悬崖边由几个简易施工板搭建，走上去咯吱作响。悬崖外放眼望去便是无穷无尽的荒山。 “晚上根本不敢出门，甚至不敢下楼，太黑了。”宛振提起，之前在荒山上没有信号，科研人员们往往一“失联”就是一个月。 但是，孔旭却将这个外人眼中的苦寒之地视作一块宝地。他解释，到达望远镜的星光“穿透”地球大气时会受到影响，而海拔越高大气厚度越薄，观测条件越好。 “天文台修得越高越会有明显的优势。”他说。 墨子巡天望远镜“巡天”能力如何？中国科学院发布的数据显示，口径2.5米，采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术，墨子巡天望远镜可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像，同时配备7.65亿像素大靶面主焦相机，具备大视场、高像质、宽波段的特点。能够每三个晚上巡测整个北天球一次，为北半球光学时域巡天能力最强设备。 事先设计好观测计划，随后给望远镜下达指令。”在设备控制室中摆放着数台结构复杂的数据存储柜，孔旭介绍，在网络中断的环境下这里可以存储一个月的数据，而通过光纤传输至中国科学技术大学的数据可以存储20年或更长的时间。 “我们在圆顶里尽量减少所有热源和人造成的空气流动。”孔旭说，辅助设备间是平均气温只有2.6摄氏度的圆顶中“最暖和的地方”。 为了减少热量在低速空气中对流传播时对圆顶上下大气视宁度的直接影响，科学家们将发热设备、噪音设备集中存放在一个小隔间区域内，这也使得小隔间之外的工作空间更为寒冷。 台阶狭隘陡峭，走过这里，墨子巡天望远镜整体便呈现在眼前。随着长方形圆顶天窗的开启，一片天空显露在望远镜上方。 “这是国内唯一的大靶面拼接相机。”孔旭介绍，“盖子”的开启角度为15到92度，开启后望远镜每30秒拍摄一张照片，随后根据下一个目标变换度数继续拍摄，“我们会尽可能做好观测策略，保证相邻两次拍摄的天区是相邻的，减少大范围转动望远镜造成观测时间的浪费。” 拍摄获得的数据，不仅可以用来开展时域天文研究，还可以探究暗物质。孔旭告诉记者，不同星系中的暗物质含量、分布可能不同，可以通过观测研究不同类型星系的特性来研究暗物质分布，并且通过这种方式了解暗物质的本质。 他以黑洞为例，对望远镜的功能进行说明。恒星等天体在被黑洞撕碎的过程中，黑洞周围会突然变亮，“与‘烧煤’相似，这是黑洞在‘烧’恒星”。孔旭表示，墨子巡天望远镜对大天区进行高频次拍摄，比较不同时间拍摄的图片，就可以记录下相应的过程。 尽管条件艰苦，但在这里，能看到最干净的天空。这得益于海西州政府于2023年1月1日起施行的《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》（以下简称“暗夜星空保护法”）。 “在没有建设天文观测基地时，只有200余人的冷湖镇区逐渐走向衰落。”冷湖科技创新产业园区管委会产业经协部负责人曹春林回忆。冷湖原来是由石油而兴的城市，后期由于石油战略的西移而没落下来，后在省科技厅及海西州委、州政府共同推动下与科研院所和高校联系，开展望远镜台址的遴选工作。 “当时已入驻观测基地的科研院所和高校都提出灯光保护的需求。”曹春林说。 为使望远镜拥有最好的天文观测环境，《冷湖天文观测基地总体发展规划》中规划建设的28个平台围合形成约40.3平方公里范围作为闭合区，向外延伸50公里作为暗夜星空保护的核心区域；从核心区向外50公里作为暗夜星空保护的缓冲区域。 据他介绍，当地“正在打造国际生态旅游目的地”，后期政府计划在天文台内3700米海拔处建设天文研学产业基地平台，开展民间研学科普活动，同时冷湖科创园区管委会在山下设立门禁系统，对天文观测者的参观访问启用网上预约登记，以此保证海拔3800米以上科研单位和高校的科研正常观测。 29岁的宛振认为天文学是以数据驱动为主的学科，只有拥有数据才能“做学问”、培养科学家，不然都是纸上谈兵。 “我们有了自己的天文望远镜，首先数据方面得到了一定保证。”他说。 在墨子巡天望远镜相关项目中，宛振主要参与的工作是根据观测结果从原始图像中提取科学数据，这也是他认为自己在跟随导师学习中收获最大的地方。 “以前我们是拿到处理后的数据进行研究，现在需要我们自己去‘找’数据。”宛振一开始对数据处理并不了解，在操作中他发现，从望远镜拍摄的原始图像到能进行研究的科学图像中间，有一系列复杂的处理分析过程。 宛振以“相机”为例：一般的照相机拍出的图像与实物相比，肉眼并不能看到很大差别，但在科学领域中，需要减少误差、尽可能精确测量每一个天体的位置和亮度。墨子巡天望远镜相当于“相机”，而宛振的工作就是校正相机成像图片与天体实际位置和亮度之间的误差。 通过实践，宛振发现以前研究时直接拿到的观测数据，原来如此来之不易。 与宛振同行的还有32岁的中国科学技术大学天文学系博士后李旭志。他目前参与研究的是与墨子巡天望远镜相互配合的光谱望远镜。 “测光可以简单理解为‘拍照片’。”李旭志说。测光是在一定频率范围内把所有的光子全部接收进来，对总亮度进行研究；而光谱是分别测量每个频率处的光子数。“每个频率处的亮度都不一样”。这样就可以得到不同的结果。但是，由于光谱的波长是固定的，所以只能测量一个频率处的光子数，而不能同时测量多个频率处的光子数。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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