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基特峰之巅有一处天文学家朝圣地

来源:科技日报2019-05-16 09:46

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  从Bok望远镜圆顶中眺望高处的Mayall望远镜圆顶。张天萌摄

  星空下正在工作的Bok和Mayall望远镜。背景低空中发亮的红色天空,是来源于两百公里外凤凰城的灯光污染。 周旭摄

  光谱志

  美国基特峰国家天文台(Kitt Peak National Observatory,KPNO)位于美国与墨西哥边境,隶属于亚利桑那州图森市。由于周围一望无际的戈壁地形,加上高达2000米的海拔,使得基特峰四季干燥,温差不大,是美国本土最好的天文观测台址之一。自上世纪50年代建立开始,基特峰国家天文台一直是美国国立光学天文台(NOAO)最大的天文观测基地之一,也是天文学家的朝圣之地。

  目前基特峰最主要的天文观测设备是两台大口径光学望远镜:4米的Mayall和3.5米的WIYN。其他还有十多台1—2米口径的望远镜。Mayall望远镜位于基特峰最高点,装配有大小为8192×8192个像素的探测器。

  从2016年开始,Mayall望远镜主要负责The Mayall z-band Legacy Survey (MzLS)巡天项目。该项目是对5000平方度的天空进行近红外波段的深度巡天。2018年初结束MzLS项目后,Mayall望远镜开始进行彻底改造,目前已经顺利安装拥有5000根光纤的多目标光谱巡天设备,将用于暗能量光谱巡天项目(DESI),计划在5年内获得3000多万条中高红移星系光谱,揭示宇宙膨胀和大尺度结构的秘密。

  与Mayall望远镜相邻的是由亚利桑那大学天文系斯图尔德天文台(Steward Observatory)负责运行的Bok望远镜。该望远镜主镜直径为90英尺(约2.3米),具有大视场和自动化程度较高等优点。经过短时间培训,天文学家可以独立完成从加液氮等观测准备工作,到整晚自己动手观测的全部操作。

  从2010年至今,中国科学院国家天文台就与亚利桑那大学合作,参与改造并利用Bok望远镜完成了多个国际合作项目。自2015年开始的北京-亚利桑那巡天项目(BASS)使用Bok望远镜,对5000平方度的天空进行两个光学波段的深度巡天,可以探测到比肉眼可见恒星暗弱数千万倍的天体。BASS的观测数据与MzLS项目数据结合,将为DESI项目的观测目标选择作出主要贡献。

  基特峰也有完善的科普教育活动。天文爱好者和游客不仅可以在白天听取志愿者讲解天文台的历史并参观Mayall等望远镜设备,还可以报名参加夜间观测项目,利用游客中心的小口径望远镜亲自观测和拍摄近邻的星系和星云。此外,天文台的一角还建有目前世界上最大的反射式光学太阳望远镜,其主镜面直径超过1.6米,长达87米的焦距深入地下。通过运用自适应光学技术,可以获得很高分辨率的太阳表面图像。遗憾的是,最近几年因为经费和科研热点转移等问题,该太阳望远镜被迫关停,目前主要用于科普教育。

  因为需要观测非常暗弱的天体,所以天文台对天空的黑暗程度有很高的要求。由于基特峰距离图森市仅1个小时车程,加上离亚利桑那州首府凤凰城也不太远,两个城市的快速发展使得城市灯光对天文台构成很大威胁,好在亚利桑那州空气干净,大气中的尘埃颗粒较少,地面的照明灯光很难被反射到高空。尽管如此,与几十年前相比,基特峰夜晚的天空越来越亮,美国政府一度把放弃基特峰天文台提上日程。不过最近几年Mayall望远镜开始承担DESI项目,WIYN望远镜也找到了新的基金支持,让这个天文学圣地能够继续运行下去。

  (张天萌 作者系中国科学院国家天文台研究员)

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