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郭守敬巡天望远镜构建世界最大恒星光谱库

时间:2016年07月26日 信息来源:新华社 点击: 【字体:

这是郭守敬巡天望远镜(7月15日摄)。 1279年,元世祖忽必烈为制订新历法,令天文学家郭守敬开展“四海测验”,在全国范围组织大规模天文测量。 700多年后,以郭守敬命名的光谱巡天望远镜(全称:大天区面积多目标光纤光谱望远镜)探寻宇宙又获得重要进展。郭守敬望远镜巡天4年来,已捕获700余万条高质量恒星光谱,超过此前全球所有已知光谱巡天项目获得数据的总和。什么是光谱?天文学家说,光谱包含着关于恒星各种特性的信息,能够揭示星星们的运动状态、温度、质量和化学成分,类似籍贯、住址、年龄、性别、职业等每家每户的户籍信息……因此,巡天望远镜堪称宇宙“户籍警”。新华社记者近日来到中国科学院国家天文台兴隆观测基地,全方位揭秘这位宇宙“户籍警”。 新华社记者 李响 摄


新华社南京7月25日电题:让一让,让一让,地球人来“查户口”了!——郭守敬巡天望远镜构建世界最大恒星光谱库

1279年,元世祖忽必烈为制订新历法,令天文学家郭守敬开展“四海测验”,在全国范围组织大规模天文测量。

700多年后,以郭守敬命名的光谱巡天望远镜(全称:大天区面积多目标光纤光谱望远镜)探寻宇宙又获得重要进展。郭守敬望远镜巡天4年来,已捕获700余万条高质量恒星光谱,超过此前全球所有已知光谱巡天项目获得数据的总和。

什么是光谱?天文学家说,光谱包含着关于恒星各种特性的信息,能够揭示星星们的运动状态、温度、质量和化学成分,类似籍贯、住址、年龄、性别、职业等每家每户的户籍信息……因此,巡天望远镜堪称宇宙“户籍警”。

新华社记者近日走近位于中国科学院国家天文台兴隆观测基地,全方位揭秘这位宇宙“户籍警”。

“茄子——”4000颗星星“出镜”!

拍摄大户人家的“全家福”照片,离不开广角镜头。想象一下,如果一次要给4000颗恒星拍摄“全家福”,这个广角镜头究竟得有多大?

答案是6.5米。

在河北省兴隆县境内燕山主峰,一座巨大的白色建筑斜架在南麓山顶,指向天空,这就是我国自主创新研制的天文大科学装置——郭守敬望远镜。郭守敬望远镜主镜由37块边长1.1米的六角形镜子拼接而成,相当于直径6.5米的圆镜,等效通光口径最大4.9米,视场(视野)直径最大5度,焦面上容纳了4000根光纤,每次观测可获得多达4000个天体的光谱。

什么是巡天望远镜?为什么要一次性观测4000颗星?

这得从中国两位“急性子”天文学家——王绶琯院士和苏定强院士说起。

上世纪80年代,王绶琯和苏定强提出一个畅想:“如果仅靠现有的望远镜巡查天体的光谱,星空浩瀚,天文学家穷尽一生也无法观测完成,我们必须看得既远又快。”

“我们需要一台大视场兼大口径光学天文望远镜,视场要非常大,否则无法让足够多的星星出镜;同时又要看得非常远,否则不可能观测到银河系甚至河外星系。通俗点说,就是一台同时大广角加深焦距的超级照相机。”郭守敬望远镜项目总工程师、中国科学院院士崔向群说。

2012年,这一畅想变成现实:世界上第一台大视场兼大口径光学天文望远镜在中国科学院国家天文台兴隆观测基地建成。

每当夜幕降临,巨大的穹顶缓缓打开,由24块边长1.1米的六角形镜片拼接而成的跟踪反射镜巨大镜头开始工作。每隔一段时间,镜片下的力促动装置就会调整镜片形状,对准一个新的天区。

类似蜂巢的大镜头拼接技术、4000根光纤的并行可控定位技术、主动光学技术……中国天文学家的创新,可以更精确、更高效地获取天体光谱信息,被国际天文界誉为“建造地面高效率的大口径望远镜最好的方案”。它的效率是此前世界第一的美国斯隆巡天计划的5倍半。

“天文巡天,数据为王。郭守敬望远镜第一次让我国在银河系科学研究领域站在世界前沿,从数据产出来看,2012年正式巡天其水平就领先了国际10年。”国家天文台副研究员刘超说。

“超级照相机”究竟拍下了什么?星星的“户口簿”究竟长啥样?

在郭守敬望远镜观测室,记者看到,屏幕上一排排灰白相间的条纹闪闪烁烁,不仅与想象中浩瀚的星云、斑驳的星光毫无交集,甚至与七彩的光谱也相距甚远。

“这些条纹不起眼,但每一条都包含着一颗恒星的身份信息。如果说漂亮的星云图是星星的剪影,光谱图就是它们的证件照、户口簿,包含了真实、‘具有法律意义’的信息。”中科院南京天文光学技术研究所研究员侯永辉指着屏幕向记者介绍,比较亮的条纹就代表这颗恒星亮度较高,通过数据处理得出的一维光谱图,就能够分析出恒星的温度、质量,甚至其所含的化学成分,例如不同的三重线代表钙或镁。

自2012年9月启动巡天以来,郭守敬望远镜共观测了近3000个天区,获得了700万条高质量光谱,比世界上所有已知光谱巡天项目获取的数据总数还要多,构建了迄今为止最大的恒星光谱样本库。


(作者:蒋芳、王珏玢)
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