郭守敬望遠鏡:給銀河系“測基因”
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收藏最近一個月,郭守敬望遠鏡再次令世界矚目:為4萬余顆貧金屬紅巨星精確測距,找到9個超高速星候選體,構建了近10萬顆恆星的AI標注數據集。
郭守敬望遠鏡是一架中星儀式反射施密特望遠鏡,由北端的反射施密特改正鏡、南端的球面主鏡和中間焦面構成。球面主鏡和焦面固定在地基上,改正鏡像定天鏡一樣跟蹤天體運動。天體經過中天前后,便是它大顯身手的時刻。
望遠鏡的“個頭”大不大,決定了它能看多遠﹔望遠鏡的“視野”寬不寬,決定了它能看多少。可是,大視場與大口徑,曾經是光學望遠鏡領域一道無解的難題。
“魚與熊掌”,真的不能兼得嗎?
郭守敬望遠鏡給出了答案:口徑4米、視場5度,它用“反射施密特”設計一舉打破枷鎖,成為世界上首個兼備大視場與大口徑的光學巡天望遠鏡。
“這是一台敢為天下先的望遠鏡。”中國科學院國家天文台研究員、郭守敬望遠鏡運行和發展中心主任羅阿理如此評價。
“球面主鏡無法消除球差,需要改正鏡實時變形來補償。焦面上4000根光纖要在幾分鐘內按星表位置精確定位。這相當於在餐桌大小的面板上,8000個電機同時驅動4000個定位單元各自旋轉。”羅阿理語氣中透著自豪,“放眼全球,沒有任何一台望遠鏡能做到這一點。”
更令人驚嘆的是鏡面本身。“球面主鏡由37塊六角形球面子鏡拼接而成。”羅阿理告訴記者,改正鏡更是集兩種主動光學技術於一身——24塊薄平面子鏡,上千個力促動器實時控制,既要變形又要共焦。這是世界首次在同一塊大鏡面上同時應用薄鏡面與拼接鏡面主動光學技術,用“刀尖上的舞蹈”形容,毫不為過。
光有精密的“眼睛”還不夠。把星光送到光譜儀,靠的是焦面上4000根特種寬譜光纖。這些光纖曾長期被國外壟斷,如今已實現國產化研制。
“光譜如同天體的‘DNA’。”羅阿理打了一個比方。傳統望遠鏡給天體“拍照片”,郭守敬望遠鏡則是為它們“測基因”。恆星的溫度、化學成分、運動狀態乃至年齡,都藏在光譜的“指紋”裡。
對天文學家來說,這無異於擁有了一雙透視宇宙的“慧眼”。科學家利用它發現了恆星級黑洞,為銀河系重新畫像,發現銀河系比原來認識的大一倍。去年,中外團隊還利用其數據構建了首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光規律圖。
羅阿理透露,近一年,依托郭守敬望遠鏡數據發表的論文有417篇,再創歷史新高。的的確確,3082萬余條——穩居世界第一的光譜發布量,足以讓來自全球的科學家大展身手。“這是咱的重器為人類探索宇宙貢獻的中國力量。”羅阿理說。
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