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基特峰之巔有一處天文學家朝圣地

科技動態
來源: 標簽: 2019-05-20 10:58:08
由于周圍一望無際的戈壁地形,加上高達2000米的海拔,使得基特峰四季干燥,溫差不大,是美國本土最好的天文觀測臺址之一。自上世紀50年代建立開始,基特峰國家天文臺一直是美國國立光學天文臺(NOAO)最大的天文觀測基地之一,也是天文學家的朝圣之地。

  從Bok望遠鏡圓頂中眺望高處的Mayall望遠鏡圓頂。 張天萌攝

星空下正在工作的Bok和Mayall望遠鏡。背景低空中發亮的紅色天空,是來源于兩百公里外鳳凰城的燈光污染。 周旭攝

光譜志

美國基特峰國家天文臺(Kitt Peak National Observatory,KPNO)位于美國與墨西哥邊境,隸屬于亞利桑那州圖森市。由于周圍一望無際的戈壁地形,加上高達2000米的海拔,使得基特峰四季干燥,溫差不大,是美國本土最好的天文觀測臺址之一。自上世紀50年代建立開始,基特峰國家天文臺一直是美國國立光學天文臺(NOAO)最大的天文觀測基地之一,也是天文學家的朝圣之地。

目前基特峰最主要的天文觀測設備是兩臺大口徑光學望遠鏡:4米的Mayall和3.5米的WIYN。其他還有十多臺1—2米口徑的望遠鏡。Mayall望遠鏡位于基特峰最高點,裝配有大小為8192×8192個像素的探測器。

從2016年開始,Mayall望遠鏡主要負責The Mayall z-band Legacy Survey (MzLS)巡天項目。該項目是對5000平方度的天空進行近紅外波段的深度巡天。2018年初結束MzLS項目后,Mayall望遠鏡開始進行徹底改造,目前已經順利安裝擁有5000根光纖的多目標光譜巡天設備,將用于暗能量光譜巡天項目(DESI),計劃在5年內獲得3000多萬條中高紅移星系光譜,揭示宇宙膨脹和大尺度結構的秘密。

與Mayall望遠鏡相鄰的是由亞利桑那大學天文系斯圖爾德天文臺(Steward Observatory)負責運行的Bok望遠鏡。該望遠鏡主鏡直徑為90英尺(約2.3米),具有大視場和自動化程度較高等優點。經過短時間培訓,天文學家可以獨立完成從加液氮等觀測準備工作,到整晚自己動手觀測的全部操作。

從2010年至今,中國科學院國家天文臺就與亞利桑那大學合作,參與改造并利用Bok望遠鏡完成了多個國際合作項目。自2015年開始的北京-亞利桑那巡天項目(BASS)使用Bok望遠鏡,對5000平方度的天空進行兩個光學波段的深度巡天,可以探測到比肉眼可見恒星暗弱數千萬倍的天體。BASS的觀測數據與MzLS項目數據結合,將為DESI項目的觀測目標選擇作出主要貢獻。

基特峰也有完善的科普教育活動。天文愛好者和游客不僅可以在白天聽取志愿者講解天文臺的歷史并參觀Mayall等望遠鏡設備,還可以報名參加夜間觀測項目,利用游客中心的小口徑望遠鏡親自觀測和拍攝近鄰的星系和星云。此外,天文臺的一角還建有目前世界上最大的反射式光學太陽望遠鏡,其主鏡面直徑超過1.6米,長達87米的焦距深入地下。通過運用自適應光學技術,可以獲得很高分辨率的太陽表面圖像。遺憾的是,最近幾年因為經費和科研熱點轉移等問題,該太陽望遠鏡被迫關停,目前主要用于科普教育。

因為需要觀測非常暗弱的天體,所以天文臺對天空的黑暗程度有很高的要求。由于基特峰距離圖森市僅1個小時車程,加上離亞利桑那州首府鳳凰城也不太遠,兩個城市的快速發展使得城市燈光對天文臺構成很大威脅,好在亞利桑那州空氣干凈,大氣中的塵埃顆粒較少,地面的照明燈光很難被反射到高空。盡管如此,與幾十年前相比,基特峰夜晚的天空越來越亮,美國政府一度把放棄基特峰天文臺提上日程。不過最近幾年Mayall望遠鏡開始承擔DESI項目,WIYN望遠鏡也找到了新的基金支持,讓這個天文學圣地能夠繼續運行下去。

(作者系中國科學院國家天文臺研究員)

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