k8凯发我国首个大型通用光谱|MINUS8法老猫|望远镜开建 揭秘44米“巨眼”

　　凯发网站✿✿✿◈◈，凯发k8官网入口✿✿✿◈◈，凯发天生赢家一触即发官网✿✿✿◈◈，日前✿✿✿◈◈，上海交通大学宣布✿✿✿◈◈，由该校牵头建设的我国首个大型通用光谱望远镜JUST（Jiao-tong University Spectroscopic Telescope✿✿✿◈◈，简称JUST）落户青海冷湖并开启基建项目建设✿✿✿◈◈。JUST建成后✿✿✿◈◈，将标志着国产大型通用光谱望远镜实现新的突破✿✿✿◈◈。

　　JUST光谱望远镜口径4.4米✿✿✿◈◈，主镜由18块正六边形薄子镜拼接而成✿✿✿◈◈，采用轻量化设计✿✿✿◈◈，具备口径大✿✿✿◈◈、集光能力强MINUS8法老猫✿✿✿◈◈、响应快速等优势✿✿✿◈◈。望远镜配备3台高性能观测终端✿✿✿◈◈，分别对应三大科学目标✿✿✿◈◈：其中多目标光纤光谱仪用于研究黑暗宇宙✿✿✿◈◈，积分视场光谱仪用于追踪动态宇宙✿✿✿◈◈，高分辨光谱仪用于探测系外行星✿✿✿◈◈。

　　望远镜是开展天文观测✿✿✿◈◈、支撑天文研究的核心设备✿✿✿◈◈。然而✿✿✿◈◈，国内大型先进观测设备有限✿✿✿◈◈，天文界过去长期依赖国外望远镜从事天文研究✿✿✿◈◈，通过国际合作或支付观测费用获取有限的观测资源✿✿✿◈◈。

　　“借用别国望远镜✿✿✿◈◈，不仅贵✿✿✿◈◈，还容易耽误时间MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，耽搁研究进度✿✿✿◈◈。”上海交通大学李政道研究所副所长✿✿✿◈◈、JUST项目负责人杨小虎告诉记者✿✿✿◈◈，天文研究的一个核心要素就是“天文观测”✿✿✿◈◈，尤其是时域天文✿✿✿◈◈，研究进展很大程度上取决于“你能观测到什么”✿✿✿◈◈。而这种观测✿✿✿◈◈，往往对时效要求极高✿✿✿◈◈。

　　“望远镜的建设方和拥有者往往有最高的望远镜使用权限✿✿✿◈◈，比如我们要申请国外望远镜的某个时间段进行观测✿✿✿◈◈，往往只能选择更高观测权限的研究者挑选剩下的时间✿✿✿◈◈，对方分配给我们的时间就会相对差一些✿✿✿◈◈。如果你的观测时间天气又恰巧不好✿✿✿◈◈，那这次观测✿✿✿◈◈，几乎可以说是没有价值的✿✿✿◈◈。”杨小虎说✿✿✿◈◈。

　　长期以来✿✿✿◈◈，中国的天文学者们都渴望拥有一台自己的大型通用光谱望远镜MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，这样才能真正掌握核心观测资源✿✿✿◈◈。

　　青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山✿✿✿◈◈，是全球天文学家的“朝圣之地”✿✿✿◈◈，它的观测条件可以与世界三大天文台址——夏威夷的莫纳克亚山✿✿✿◈◈、加那利群岛以及智利的阿塔卡马沙漠相媲美✿✿✿◈◈。这里自然条件得天独厚✿✿✿◈◈，气候干燥✿✿✿◈◈，水汽值低✿✿✿◈◈，大气稳定度优良✿✿✿◈◈。冷湖地区人烟稀少✿✿✿◈◈，几乎没有光污染✿✿✿◈◈，是具有优秀视宁度的一流观测台址✿✿✿◈◈，为天文观测提供了绝佳的环境✿✿✿◈◈。

　　上海交通大学于2022年决定建设4.4米口径的JUST光谱望远镜✿✿✿◈◈，经深入实地考察✿✿✿◈◈，最终确定将冷湖天文观测基地赛什腾山顶4320米海拔的B平台✿✿✿◈◈，作为JUST望远镜的安置地点✿✿✿◈◈。

　　JUST建成后✿✿✿◈◈，将重点聚焦三方面的科学问题✿✿✿◈◈：一是充分发挥光纤数密度高的优势✿✿✿◈◈，开展星系团密集场巡天观测✿✿✿◈◈，促进星系团宇宙学的研究✿✿✿◈◈；二是利用望远镜响应快的特点✿✿✿◈◈，对超新星等暂现源进行后随观测✿✿✿◈◈，填补暂现源光谱观测资源的空缺✿✿✿◈◈；三是使用超高分辨率光谱仪✿✿✿◈◈，对多个亮星进行监测✿✿✿◈◈，探测系外行星✿✿✿◈◈，寻找第二个太阳系✿✿✿◈◈。

　　星系团是由星系组成的自引力束缚体系✿✿✿◈◈，包含数百到数千个星系✿✿✿◈◈。比如✿✿✿◈◈，地球所在的银河系属于本星系群✿✿✿◈◈，该星系群大约有50个成员星系✿✿✿◈◈，而“星系群”可以被理解为缩小版本的“星系团”——只有拥有超过100个成员星系✿✿✿◈◈，总质量大于百万亿倍太阳质量✿✿✿◈◈，才能被称为“星系团”✿✿✿◈◈。

　　距离本星系群最近的一个富星系团✿✿✿◈◈，是室女座星系团（Virgo Cluster）✿✿✿◈◈，最新研究结果表明✿✿✿◈◈，它包含了超过3600个星系✿✿✿◈◈。目前✿✿✿◈◈，天文学家已发现了上万个星系团✿✿✿◈◈，距离最远的达70亿光年✿✿✿◈◈。

　　星系团内✿✿✿◈◈，天体数目多且分布密集✿✿✿◈◈，如何全面高效地对这些天体进行光谱观测？这就需要多光纤光谱仪✿✿✿◈◈，多光纤光谱仪往往包含成百上千条光纤✿✿✿◈◈，每一条光纤都能进行单独的观测✿✿✿◈◈。因此✿✿✿◈◈，多光纤光谱仪可以同时对某个区域内的多个天体进行观测✿✿✿◈◈，大大提高了光谱观测效率✿✿✿◈◈。

　　目前✿✿✿◈◈，世界上光纤数最多的望远镜是美国Nicholas U. Mayall✿✿✿◈◈，口径为4米✿✿✿◈◈。它拥有5000根光纤MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，目前正在进行暗能量光谱仪星系光谱巡天✿✿✿◈◈。但是✿✿✿◈◈，这台光谱仪的光纤密度并不高k8凯发✿✿✿◈◈，在星系团这种密集区域的星系观测覆盖率✿✿✿◈◈，仅约10%-20%✿✿✿◈◈。

　　JUST望远镜建成后✿✿✿◈◈，将拥有约2000根光纤✿✿✿◈◈，虽然光纤数目并非最多✿✿✿◈◈，但它的光纤数密度却是全球最高的k8凯发✿✿✿◈◈，尤其适合开展星系团的光谱观测✿✿✿◈◈。

　　此外✿✿✿◈◈，JUST望远镜的响应速度比较快✿✿✿◈◈，非常适合对“超新星”等有时效性的暂现源进行后随光谱观测证认✿✿✿◈◈。

　　“超新星”是恒星演化过程中的一个阶段✿✿✿◈◈，虽然这类天体的名称是“超新星”✿✿✿◈◈，但它并不是新形成的恒星✿✿✿◈◈，而是特指大质量“晚年恒星”发生的一种爆炸现象k8凯发✿✿✿◈◈。宇宙初期只有氢元素和少量的氦元素✿✿✿◈◈，组成地球以及人类的众多元素✿✿✿◈◈，都是在恒星演化以及超新星爆炸时产生的✿✿✿◈◈，正所谓“你我皆星尘”✿✿✿◈◈。

　　因此✿✿✿◈◈，超新星爆炸被认为是一个“重元素创造的过程”✿✿✿◈◈，研究超新星✿✿✿◈◈，有助于人们理解生命所需元素的宇宙来源k8凯发✿✿✿◈◈。

　　“读懂超新星✿✿✿◈◈，实际上就能了解恒星演化的具体过程✿✿✿◈◈。”杨小虎告诉记者✿✿✿◈◈，超新星是一个动态的爆发过程✿✿✿◈◈，捕捉到这一过程并对它进行光谱证认✿✿✿◈◈，以分析其中的元素组成✿✿✿◈◈、运动速度及分类等✿✿✿◈◈，对研究宇宙的化学演化✿✿✿◈◈、恒星生命周期及重元素起源至关重要✿✿✿◈◈。而且超新星作为一种标准烛光✿✿✿◈◈，对研究宇宙起源也尤为重要✿✿✿◈◈。

　　我国已有的墨子巡天望远镜和将要升空的中国空间站巡天望远镜✿✿✿◈◈，都可以“捕捉”超新星✿✿✿◈◈，预期每晚会发现几十到上百个超新星以及其他类型的暂现源✿✿✿◈◈。

　　“但现有光谱望远镜的观测能力严重不足✿✿✿◈◈，不能及时对这些暂现源进行后随观测✿✿✿◈◈。”杨小虎说✿✿✿◈◈，JUST建成后✿✿✿◈◈，将会填补国内大型光谱观测设施的空缺✿✿✿◈◈，对有高研究价值的暂现源进行光谱证认观测✿✿✿◈◈，为进一步研究这些候选目标天体的物理本质提供帮助✿✿✿◈◈。

　　据了解✿✿✿◈◈，JUST的建设将耗时近10年✿✿✿◈◈，项目总共分为两期工程✿✿✿◈◈。第一期为2023年至2027年✿✿✿◈◈，聚焦望远镜本体和终端建设工作✿✿✿◈◈，按照计划✿✿✿◈◈，2026年将完成JUST先导望远镜✿✿✿◈◈，2027年建成JUST光谱望远镜并获得首光✿✿✿◈◈。第二期为2028年至2032年✿✿✿◈◈，将用5年时间对望远镜及终端设备进行升级✿✿✿◈◈，进一步提升光谱巡天观测能力和效率✿✿✿◈◈，为宇宙大尺度结构与星系演化✿✿✿◈◈、系外行星探测研究提供具有长期科学价值的基础数据✿✿✿◈◈。

　　在青海冷湖赛什腾山上“放”一台望远镜✿✿✿◈◈，为啥要耗时那么久？杨小虎告诉记者✿✿✿◈◈，JUST的建设过程✿✿✿◈◈，每一步都充满挑战✿✿✿◈◈。

　　比如✿✿✿◈◈，从望远镜本身来讲✿✿✿◈◈，一个4.4米口径的主镜✿✿✿◈◈，让它时刻保证最佳的镜面形状✿✿✿◈◈，就需要在主动光学领域具备最先进的镜面校正技术✿✿✿◈◈，以消除望远镜光学系统及支架受重力和温度影响引起的变形✿✿✿◈◈。

　　其次是光纤定位✿✿✿◈◈，在地球上观测天体✿✿✿◈◈，望远镜观测的跟踪精度要好于0.1个角秒✿✿✿◈◈。“光纤定位系统对准精度要求达到10微米✿✿✿◈◈，且2000根光纤都要有这个对准精度✿✿✿◈◈。”杨小虎说MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，这样才能保证在同一个焦面上一次性精准地“看到”2000个天体✿✿✿◈◈，“只有对得准✿✿✿◈◈，才能看得到”✿✿✿◈◈。

　　他打了个比方✿✿✿◈◈：这就像是用2000个针尖✿✿✿◈◈，同时精准戳中2000个只有发丝直径十分之一的地方✿✿✿◈◈，难度极高✿✿✿◈◈。

　　除望远镜本身外✿✿✿◈◈，望远镜的软件设计也至关重要✿✿✿◈◈。科学家使用望远镜开展巡天观测要制定一个观测策略✿✿✿◈◈，也就是为所有期望观测的上千万候选天体✿✿✿◈◈，制定一个观测程序MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，这需要一套先进的软件来完成k8凯发✿✿✿◈◈。

　　“我们还要考虑到望远镜使用的经济性k8凯发✿✿✿◈◈。”杨小虎说✿✿✿◈◈，如果科学家在测光巡天观测中突然发现一个超新星候选体✿✿✿◈◈，他需要JUST光谱望远镜后随观测来确认“它是不是超新星”✿✿✿◈◈。这时✿✿✿◈◈，望远镜正在进行的光谱巡天观测是否就要暂停了呢？

　　按照JUST的软件设计思路✿✿✿◈◈，遇到这种情况✿✿✿◈◈，会采用预留的一个光纤束来观测这颗超新星✿✿✿◈◈，剩下的2000根光纤则需要跳出原来的计划✿✿✿◈◈，重新编排超新星所在位置尚未被观测的候选天体✿✿✿◈◈，开展巡天观测✿✿✿◈◈。

　　“我们期望这种临时调整能够在2分钟之内完成✿✿✿◈◈。”杨小虎说✿✿✿◈◈，望远镜的有效观测时间很短✿✿✿◈◈，一个晚上总共只能看4-6小时MINUS8法老猫✿✿✿◈◈，这种有“意外发现”的情况如果出现两三次✿✿✿◈◈，调整时长又太长的话✿✿✿◈◈，会极大地影响观测效率✿✿✿◈◈。

　　他告诉记者✿✿✿◈◈，建成后的JUST有望每年产生超过1PB的观测数据✿✿✿◈◈，相当于20万部高清宇宙纪录片✿✿✿◈◈。这将为中国天文学研究提供前所未有的数据支持✿✿✿◈◈，助力中国天文学家取得更多原创性的重大发现✿✿✿◈◈。