天文学家眼中的星之“观星指南”

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自从开始做天文研究,就有很多人好奇地来问我,你是怎么看星星的?其实还能咋看,搬个小板凳坐那看呗……

为了生动地答复这个问题,接下来就说说天文工作者眼中的星空。

怎么看?

天文学家眼中的星之“观星指南”

图1.电视剧《人民的名义》画面(图源:网络)

提到天文学家看星星,很多人就会想到上面这个场景。但对于专业天文职员来说,上面这个做法早就不消了。

自从人类发明了照相底片,照相天文学就取代了肉眼观测;CCD发明之后,很快就彻底取代了照相底片。而且科研级别的主流天文观测也已经摈弃折射式望远镜多年了,现在大部门接纳反射式望远镜。

名词解释:CCD Charge-coupled Device,中文全名“电荷耦合器件”。这个名字着实不好理解。不外没关系,各人玩的相机(包罗手机的相机),镜头后面的焦点位置上,就是这个东西,或它的兄弟版本CMOS。简朴理解成电子胶卷就好。

当然了,早期的天文学家还是用人眼去观测并记录的,比如下图中威廉·赫歇尔制造的望远镜。

天文学家眼中的星之“观星指南”

图2:威廉·赫歇尔的望远镜示意图(图源:网络)

图3是新疆天文台南山观测站的一米望远镜,是很常见的一台地平式反射望远镜。地平式是说这台望远镜的转动轴的安装方式。图中蓝色支架后面的玄色部门,它的内部是主镜面(这个角度看不到主镜,而且主镜在镜盖的保护之下)。主镜面把星光聚焦到图中左侧支架顶端的主焦点上。然后主焦点的设备(其实也就是CCD)就记录下了星光的信号。

天文学家眼中的星之“观星指南”

图3:新疆天文台南山观测站一米望远镜(图源:郑捷)

顺便说一句,这张照片中的最左边有根管子,这是正在对望远镜进行维护的场景,不是正常观测中的情况。

天文学家在哪看?

望远镜被安装在楼上的圆顶里,而我们则在楼下的控制室进行操控,图4就是控制室的样子。看起来好像很多屏幕,其实并没有那么多盘算机,由于有些盘算机必要多个屏幕共同工作。算起来也就四五台盘算机吧。

天文学家眼中的星之“观星指南”

图4:新疆天文台南山观测站一米望远镜观测室内景(图源:郑捷)

为什么必要那么多屏幕呢?由于我们在工作的时候必要同时监控很多信息,例如一台盘算机控制望远镜的指向,以及望远镜的观测计划,一台盘算机控制望远镜数据的收罗,还要负责显示收罗到的图像数据。此外还有一大堆的杂事,例如监控气候状态,填写观测日志,数据质量监控,数据传输和备份……

大概有人说,这么多事变,为啥不做多窗口呢?两个方面的缘故原由,一方面我们不能让每台盘算机工作负荷太重,都是及时系统,万一哪台机子太忙碌,整个系统都会出问题的。其次呢,这些信息都是我们必须监控的,以致窗口都不宜重叠,必须让我们在操纵时一眼就能看到,以是就只能这么多了。

那么一个人能同时看这么多东西吗?答案是能的。对于新手来说,手忙脚乱是难免的,由于除了看一大堆东西,还要操纵一大堆东西,但是熟练了之后其实没那么可怕。由于很多关键信息都知道在那里,扫一眼就知道是否正常。现在设备的自动化程度都非常高,出现非常都会给出提示,以是没那么可怕。

全波段和多信使天文学

究竟上前面提到的只是光学望远镜!

天文观测从400多年前伽利略把望远镜指向天空开始,进入了望远镜期间,之后波段逐渐扩展到射电望远镜等,再然后飞快地进入了全电磁波段期间。

天文学家眼中的星之“观星指南”

图5:中国科学院新疆天文台南山观测站26米射电望远镜,远处为原25米射电望远镜天线。这是反射式射电望远镜,是日常所见范例的“大锅”(图源:郑捷)

天文学家眼中的星之“观星指南”

图6:500米口径球面射电望远镜(FAST,又名中国天眼),这是一台环球瞩目的射电望远镜(图源:国家天文台)

随着中微子天文学和引力波天文学在近年的出现和发展,天文学已经进入了多信使期间。近年来,随着人类将一台台空间望远镜送入太空,现在的观测设备是空间、地基两着花。

虽然不同的观测方式使用的设备差异非常大,但是出于传统习惯,我们仍都称它们为望远镜,只管早已不是“镜子”了。比如下面这张图,你能猜出这是啥?这是1932年央斯基的“旋转木马”天线,也是人类第一台射电天文望远镜。

天文学家眼中的星之“观星指南”

图7:人类第一台射电望远镜(图源:网络)

作者简介:郑捷,别名小林,理学博士,中国科学院国家天文台助理研究员,兴隆观测基地驻站天文学家,告急从事多波段恒星测光巡天观测和数据处置惩罚,以及天文软件研发工作。


来源:https://www.toutiao.com/a6872535243564253710/
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