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墨子巡天望远镜:“十分优异!”

来源:光明网-《光明日报》2023-09-20 04:45

  光明日报记者 齐芳

  冷湖镇,位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市。秋夜,茫茫戈壁,人迹罕至。仰望,星空璀璨,银河迢迢,仿佛沿着这条颠簸不平的土路,就能走进银河、踏入群星。

  美景醉人。在海拔4200米的赛什腾山C区,中国科学技术大学天文学系教授姜继安、中国科学院紫金山天文台青海观测站总工程师娄铮等科研人员却无暇欣赏——他们坐在由中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台联合研制的墨子巡天望远镜的工作间里,紧盯着排列整齐的电脑屏幕,随时关注望远镜的工作状态。

  墨子巡天望远镜是北半球光学时域巡天能力最强的设备,每三个晚上就能巡测整个北天球一次。9月17日,试运行一个月的墨子巡天望远镜正式启用,并交出了第一份“作业”——仙女座星系图片。中国科学院副院长、党组成员常进说:“墨子巡天望远镜能帮助我们加快实现天文领域更多原创突破,积极抢占天文领域科技制高点,为高水平科技自立自强作出更大贡献。”

  给星空录像的望远镜

  墨子巡天望远镜是个高10米、重50吨的“大家伙”。总设计师、中国科学技术大学天文学系教授孔旭拿起一根竹竿指点着向记者介绍:“它的主镜口径2.5米,中间开孔0.76米,主镜厚度0.12米,面形平整度优于8纳米。主镜主动光学支撑采用轴向气压式54点支撑,观测波段为320纳米至960纳米,视场直径3度,像质可达0.4角秒内能量集中度优于80%。大家可能听不太明白,简单说就四个字:十分优异!”

  在海拔4200米的地方建天文台,不是件容易的事。“这里的海拔、气压、温度变化等都和低海拔地区不一样,对仪器也有特别的要求,比如普通的硬盘在这儿无法使用,望远镜的核心设备CCD相机要能够在零下100摄氏度稳定工作。”孔旭说,在墨子巡天望远镜的制造过程中,中国科学技术大学、中国科学院紫金山天文台、中国科学院光电技术研究所等集结优势科研力量,突破许多技术瓶颈。例如,攻克了2.5米大口径薄镜面技术,并通过采用主动准直技术和主镜面形主动矫正技术,实现了主焦装置轴向定位误差在2微米以内,对主镜重力形变和热形变实时矫正,波前误差控制在6纳米以内;大焦面高精度CCD拼接和超低噪声低功耗读出和驱动技术也有进展,“9片9K×9K科学级CCD芯片进行拼接,平整度达到20微米以下,比头发丝还细”。

  这些“本领”让墨子巡天望远镜成为“北半球最强”,不仅能给星空实时录像,还能看到以往难以观测到的、非常暗的天体。孔旭说:“我们用30秒拍摄的一幅图像的大小为1.76GB,相当于一部高清电影,一晚上可以获得1.6T的数据,这些数据会实时传输到中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台。欢迎全球天文学家与我们合作,一起解开宇宙的奥秘。”

  传世巡天数据将带来原创性科学突破

  孔旭将墨子巡天望远镜取得的数据称为“传世巡天数据”。对于天文学而言,数据积累和比较非常重要。“墨子巡天望远镜巡天数据叠加,将提供北天球最深的高精度、大天区、多色测光和位置星表,在未来数10年内可用于宇宙中各类天体的证认和系统研究。”

  天文学家对墨子巡天望远镜的期望远不只这些,它可以在诸多领域取得突破性原始创新成果——时域天文,如引力波事件电磁对应体等;太阳系天体普查,如寻找第九大行星;银河系结构和近场宇宙学,如暗物质本质等。巡天数据还可用于开展近地小行星监测,满足国家航天安全战略需求。

  孔旭解释:“比如黑洞潮汐瓦解恒星事件,就是我们想要发现的科学目标之一。理论研究认为,当恒星被黑洞吞噬时,会被黑洞产生的强潮汐力瓦解,并形成一个或多个吸积爆发过程。从观测上看,就是黑洞周围忽然产生瞬时的强光。这一现象对黑洞研究非常重要,但是非常难发现。现在有了墨子巡天望远镜,我们有信心找出事例,并进行深入研究。”

  天文学依赖于观测,优秀的天文台址是稀缺资源。青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖地区是可以媲美智利北部山区、南极内陆冰穹地区的一流光学观测基地。据悉,除了墨子巡天望远镜,中国科学院国家天文台用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统AIMS望远镜、南京大学时域天文台TIDO等望远镜将相继在这里落户。

  茫茫戈壁中,中国天文学家正在探寻宇宙奇迹!

  《光明日报》(2023年09月20日 08版)

[ 责编:徐皓 ]
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