“星空攝影師”暗夜探宇宙

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墨子巡天望遠(yuǎn)鏡。新華社發(fā)

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡首光獲取的仙女座星系圖片。　新華社發(fā)

　　近日，中國科學(xué)院紫金山天文臺、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院發(fā)布消息稱，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡新發(fā)現(xiàn)的兩顆近地小行星——2023 WX1和2023 WB2近日得到國際小行星中心確認(rèn)，這是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的首批近地小行星。

　　作為北半球光學(xué)時(shí)域巡天能力最強(qiáng)的設(shè)備，自今年9月17日正式投入使用以來，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡展現(xiàn)出強(qiáng)大的巡天能力，為太陽系小天體特別是近地天體的搜尋與監(jiān)測研究奠定了基礎(chǔ)。

　　強(qiáng)大能力幫助“尋星”

　　據(jù)了解，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的兩顆近地小行星均于11月18日首次觀測到，其中小行星2023 WX1與地球的最小軌道交會(huì)距離為0.0416天文單位，預(yù)估直徑約170米，是一顆潛在威脅小行星（PHA）。

　　目前，人類已發(fā)現(xiàn)的小行星超過100萬顆，絕大部分位于火星和木星之間，還有一部分軌道接近地球，稱為近地小行星，目前已發(fā)現(xiàn)2.7萬多顆。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡為何要尋找近地小行星？專家介紹，發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測小行星，最直接的目的是“保護(hù)家園”，避免近地小行星撞擊地球。除此之外，通過對小行星的發(fā)現(xiàn)，還能夠開發(fā)利用小行星資源，進(jìn)一步展開科學(xué)研究。

　　中國探月工程總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士吳偉仁表示，中國深空探測在未來15年將開展首次近地小行星防御任務(wù)。針對近地小行星撞擊地球這一極小概率、極大危害事件，將對一顆數(shù)千萬公里的小行星實(shí)施動(dòng)能撞擊，使其改變運(yùn)行軌道，并在軌開展撞擊效果評估，實(shí)現(xiàn)“撞得準(zhǔn)，推得動(dòng)，測得出，說得清”。

　　強(qiáng)大的巡天能力，是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡能夠發(fā)現(xiàn)近地小行星的重要原因。所謂“巡天”，是指對所有可觀測的天區(qū)分塊逐個(gè)進(jìn)行觀測。墨子巡天望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)μ炜者M(jìn)行重復(fù)掃描觀測，獲得大量圖像觀測數(shù)據(jù)，通過對比圖像，探測在天球上移動(dòng)的太陽系天體，并能發(fā)現(xiàn)亮度變化的天體和類似超新星這樣的爆發(fā)事件。

　　今年9月，由墨子巡天望遠(yuǎn)鏡拍攝的仙女座星系圖片正式發(fā)布，這張照片由墨子巡天望遠(yuǎn)鏡通過每次30秒共計(jì)150次曝光所得到的150張照片疊加合成，揭示了仙女座星系及其周圍天體的明亮至暗弱星光分布特征，可用于細(xì)致刻畫星系內(nèi)部及星系間相互作用的動(dòng)力學(xué)過程。

　　更多創(chuàng)新成果“在路上”

　　太陽系天體普查是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)目標(biāo)之一，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡在首光后開展了太陽系小天體的測試巡天觀測。目前，中國科學(xué)院紫金山天文臺行星科學(xué)與深空探測研究部主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院博士生導(dǎo)師趙海斌領(lǐng)導(dǎo)的墨子巡天望遠(yuǎn)鏡太陽系天體研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一批新的主帶小行星，并實(shí)現(xiàn)了多顆近地小行星的重新確認(rèn)，還有一批近地小行星候選體等待后隨跟蹤確認(rèn)。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的本領(lǐng)不只為星空“拍照”。墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的口徑達(dá)2.5米，采用國際先進(jìn)的主焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主鏡主動(dòng)光學(xué)矯正技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)3度視場范圍內(nèi)均勻高像質(zhì)和極低像場畸變成像，同時(shí)配備7.65億像素大靶面主焦相機(jī)，具備大視場、高像質(zhì)、寬波段的特點(diǎn)，能夠每3個(gè)晚上巡測整個(gè)北天球一次。

　　通過巡天數(shù)據(jù)疊加，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的觀測成果可以提供北天球最深高精度、大天區(qū)、多色測光和位置星表，在未來數(shù)10年內(nèi)可用于宇宙中各類天體的證認(rèn)和系統(tǒng)研究。

　　這意味著，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡有望在諸多領(lǐng)域取得突破性原始創(chuàng)新成果，包括高能時(shí)域天文（如引力波事件電磁對應(yīng)體等）、太陽系天體普查（如尋找第九大行星）、銀河系結(jié)構(gòu)和近場宇宙學(xué)（如暗物質(zhì)本質(zhì)）等。

　　天地一體共同“巡天”

　　目前，全球范圍內(nèi)已有眾多時(shí)域巡天項(xiàng)目，但這些項(xiàng)目使用的望遠(yuǎn)鏡口徑大多都在米或是亞米級別。墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的主鏡口徑更大，相同曝光時(shí)間下具有更高的靈敏度，這不僅使它夠探測到更暗弱的動(dòng)態(tài)事件，也有利于其更早地捕捉到動(dòng)態(tài)事件，研究動(dòng)態(tài)事件的早期變化，及時(shí)開展后隨觀測。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡坐落于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖鎮(zhèn)賽什騰山，海拔4200米左右。這里觀測條件好，光污染極低，視寧度（望遠(yuǎn)鏡顯示圖像的清晰度）中值為0.75角秒，與國際**臺址同期數(shù)據(jù)大致相同，是可以媲美智利北部山區(qū)、南極內(nèi)陸冰穹地區(qū)的**光學(xué)觀測基地。

　　據(jù)了解，除了墨子巡天望遠(yuǎn)鏡，中國科學(xué)院國家天文臺用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統(tǒng)AIMS望遠(yuǎn)鏡、南京大學(xué)時(shí)域天文臺TIDO等望遠(yuǎn)鏡也將相繼在這里落戶。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孔旭介紹，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡憑借其強(qiáng)大的光學(xué)時(shí)域天文觀測能力，可與中國地面的大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡（郭守敬望遠(yuǎn)鏡）、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（“中國天眼”）、高海拔宇宙線觀測站（“拉索”）等大型設(shè)備和其他中小口徑望遠(yuǎn)鏡開展多波段協(xié)同觀測。未來幾年，隨著中國新一代空間天文觀測設(shè)施陸續(xù)發(fā)射升空，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡將與這些設(shè)施實(shí)現(xiàn)“天地一體化多波段巡天”的網(wǎng)絡(luò)搭建。

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　　同時(shí)，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡可與預(yù)期在2025年投入使用、位于南半球的薇拉·魯賓天文臺大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（VRO/LSST）在天區(qū)覆蓋上互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)全天時(shí)域監(jiān)測。（記者 劉 峣）