夜幕下的冷湖鎮(zhèn)，星空璀璨，銀河迢迢。高度10米、重達(dá)50噸的望遠(yuǎn)鏡圓頂緩慢開啟，望向宇宙深處。9月17日，試運(yùn)行一個月的墨子巡天望遠(yuǎn)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(qiáng)“星空攝影師”正式開啟工作模式。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡首光獲取的仙女座星系圖片?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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。”北京大學(xué)天文學(xué)系主任吳學(xué)兵告訴科普時報(bào)記者，這應(yīng)該是墨子巡天望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡觀測它的全貌并非易事?！叭绻h(yuǎn)鏡視場很小，就無法觀測到仙女座星系的全部?！眳菍W(xué)兵說。

恰好，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的本領(lǐng)是“北半球最強(qiáng)”。它是一座主鏡口徑為2.5米的大視場巡天望遠(yuǎn)鏡，采用國際先進(jìn)的主焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主鏡主動光學(xué)矯正技術(shù)，可實(shí)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(jī)，具備大視場、高像質(zhì)、寬波段的特點(diǎn)。

“我們用30秒拍攝的一幅圖像的大小為1.76GB，相當(dāng)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(xué)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(yàn)?zāi)友蔡焱h(yuǎn)鏡的大視場觀測能力，這對于未來進(jìn)行北半球天區(qū)夜空的高效巡天觀測研究是非常重要的?！眳菍W(xué)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(yuǎn)星系更細(xì)致的星系結(jié)構(gòu)，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(yuǎn)鏡的科學(xué)目標(biāo)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(jìn)行一次普查觀測。不斷重復(fù)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(xué)兵說。

據(jù)了解，墨子巡天望遠(yuǎn)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(qiáng)的巡天觀測設(shè)備。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡是一個廣域巡天望遠(yuǎn)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(jìn)一步幫助其他精測型望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行細(xì)致的光譜觀測研究?！眳菍W(xué)兵補(bǔ)充說。

通俗來說，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡可以“盯著”一塊天區(qū)，進(jìn)行多次曝光拍照監(jiān)測，圖像疊加后能探測到更遠(yuǎn)、更暗的星體，并對這些星體的空間分布和組成進(jìn)行精細(xì)刻畫。

九天“旅拍”

與射電望遠(yuǎn)鏡中國天眼（FAST）不同，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，工作在可見光波段。與同屬于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）也不同，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡是一臺只能拍攝二維照片的大視場光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，它不能用于拍攝天體的光譜（即天體發(fā)光強(qiáng)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(yuǎn)鏡（CSST）。雖然二者都是以拍攝光學(xué)波段二維照片為主的大視場光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，但還是有諸多不同之處。

“比如，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡是地面望遠(yuǎn)鏡，只能拍光學(xué)波段（5個濾光片）的二維照片；CSST是空間望遠(yuǎn)鏡，除光學(xué)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(xué)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(jì)劃。墨子巡天望遠(yuǎn)鏡對天體的時域巡天數(shù)據(jù)或?qū)⑻峁┙oCSST，由CSST對天體進(jìn)行光譜觀測，這將對科學(xué)家全面了解更多天體的物理本質(zhì)提供幫助。

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