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◎本報記者 張 蘊

日前，墨子巡天望遠鏡成功發(fā)布仙女座星系圖片，在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)了廣泛關(guān)注。在驚嘆宇宙之美的同時，也有不少人好奇，像墨子巡天望遠鏡這樣的時域巡天望遠鏡是怎么給星空“拍照”的？它與現(xiàn)有的時域巡天項目相比有何不同？帶著這些問題，科技日報記者采訪了相關(guān)專家，探究時域巡天望遠鏡給星空“拍照”的奧秘。

大視場、高像質(zhì)增強時域巡天能力

墨子巡天望遠鏡的主要任務(wù)之一是進行時域巡天觀測?！把蔡臁笔侵笇λ锌捎^測的天區(qū)分塊逐個進行觀測，“時域”的意思是通過重復(fù)觀測同一天區(qū)或目標的方法監(jiān)測天體亮度或其位置隨時間的變化。

那么，墨子巡天望遠鏡觀測天體的原理是什么？中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系副主任范璐璐在接受科技日報記者采訪時介紹，墨子巡天望遠鏡是一臺光學(xué)望遠鏡，具有視場大、像質(zhì)高的特點。它能快速、反復(fù)地給大面積天區(qū)范圍內(nèi)的暗弱天體“拍照”，并利用重復(fù)拍攝的照片形成天體亮度或位置變化的動態(tài)圖，搜尋宇宙中動態(tài)變化的天文事件。

范璐璐介紹，作為一臺主焦式望遠鏡，墨子巡天望遠鏡就像一個在焦點上倒扣了一臺單反相機的主反射鏡。只不過，單反相機直接接收平行光，而墨子巡天望遠鏡的主焦裝置收集的是來自主反射鏡的光。據(jù)介紹，墨子巡天望遠鏡使用一個反射鏡和一組透鏡組成一個近似固定焦距的“相機”。這組透鏡包括5塊改正鏡和2塊大氣色散改正鏡。其中5塊改正鏡的作用是改正各種類型的光學(xué)像差，在3度大視場范圍內(nèi)保證天體圖像像質(zhì)優(yōu)良；大氣色散改正鏡可用于糾正大氣折射導(dǎo)致的色散效應(yīng)。

“墨子巡天望遠鏡的視場大小約為6.5平方度?！狈惰磋唇忉尩?，“換句話說，墨子巡天望遠鏡拍一幅圖，覆蓋天空的面積有33個滿月那么大。如果只使用一片濾光片，墨子巡天望遠鏡只需3個夜晚，觀測的天區(qū)就可以覆蓋整個北天球。”

此外，根據(jù)研究的動態(tài)事件的不同，巡天望遠鏡的拍攝頻次也不相同。范璐璐表示，目前，墨子巡天望遠鏡有兩套巡天計劃。一套計劃巡天面積較?。◣装倨椒蕉龋?、頻次較高（每晚同一天區(qū)觀測多次）并且曝光時間較長（曝光90秒），旨在搜尋快速變化的動態(tài)事件；另一套計劃巡天面積較大（數(shù)千平方度）、頻次較低（每周同一天區(qū)觀測多次），曝光時間適中（曝光30秒）。

高海拔臺址、特殊光學(xué)設(shè)計提高靈敏度

與其他光學(xué)望遠鏡相比，墨子巡天望遠鏡有哪些特點？墨子巡天望遠鏡副總設(shè)計師、大視場巡天科學(xué)研究團組首席研究員鄭憲忠在接受科技日報記者采訪時介紹，墨子巡天望遠鏡具備強大巡天能力，能夠獲得大量圖像觀測數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家能開展多方面的天文學(xué)研究，產(chǎn)出科學(xué)成果。比如，它可對天空進行重復(fù)掃描觀測，通過對比圖像，探測在天球上移動的太陽系天體，并能發(fā)現(xiàn)亮度變化的天體和類似超新星這樣的爆發(fā)事件。此外，墨子巡天望遠鏡還可通過疊加持續(xù)積累的觀測數(shù)據(jù)提升觀測的深度，使科學(xué)家能看到更遠、更暗的天體，深入認識銀河系和近鄰宇宙的結(jié)構(gòu)。

范璐璐也表示，墨子巡天望遠鏡使用了國際先進的主焦系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計。它的相機采用9片9K×9K像素的科學(xué)級CCD（即電荷耦合器件）拼接而成，其科學(xué)成像總像素達7.6億。相機同時集成了波前傳感CCD和導(dǎo)星CCD，是國內(nèi)首次實現(xiàn)大靶面高精度拼接的“三合一”主焦相機。

此外，范璐璐介紹，與其他時域巡天項目相比，墨子巡天望遠鏡具有多個方面的優(yōu)勢。首先，相比于之前的時域巡天望遠鏡——美國茲維基瞬變源探測設(shè)施，墨子巡天望遠鏡的主鏡口徑更大，相同曝光時間下具有更高的靈敏度，這不僅能使它夠探測到更暗弱的動態(tài)事件，也有利于其更早地捕捉到動態(tài)事件，研究動態(tài)事件的早期變化，及時開展后隨觀測。其次，墨子巡天望遠鏡臺址位于我國青海省海西州冷湖鎮(zhèn)賽什騰山天文臺址C點，海拔4200米左右，觀測條件好，光污染極低，視寧度好。

“另外，得益于高海拔臺址和特殊的光學(xué)設(shè)計，墨子巡天望遠鏡的紫外u波段靈敏度高，而現(xiàn)有的ZTF巡天沒有紫外u波段?！狈惰磋刺寡裕案吣軇討B(tài)事件在紫外波段的變化更為顯著。墨子巡天望遠鏡將開展北半球獨特的紫外u波段時域巡天，這有利于科學(xué)家更深入地研究這些事件?！?/p>