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为什么要眯起眼睛银河呢?

时间:2020-08-18 10:27:30       来源:光明网

有美食更有美景的观天圣地

说起盱眙,人们首先想到的是小龙虾。其实,它还有国家4A级景区——铁山寺国家森林公园。就在快要进入公园正门时,右侧会看到跑马山山顶一个望远镜圆顶,那便是中科院紫金山天文台盱眙观测站。圆顶里就是我们的巡天利器—中国近地天体望远镜(China Near Earth Object Survey Telescope),简称CNEOST。

CNEOST是中国最大的单口径施密特望远镜(口径104/120厘米),望远镜目前配备了一个10K x 10K像素的 CCD相机,有十几片宽带和窄带滤光片,单帧图像覆盖9平方度天区(相当于36个月亮平铺),具有非常高的巡天效率。它以搜寻可能对地球构成威胁的近地小天体为主要科学目标, 同时还开展各类天文巡天观测项目。

为什么要眯起眼睛?

我们的项目叫盱眙窄波段巡天(Narrow Band Survey), 简称NBS。之所以称为窄波段巡天,是因为它使用的滤光片全部都是窄波段的。天文测光观测通常选用不同的滤光片,测量天体发射在特定颜色范围内的光。通常的宽波段滤光片,波长带宽几百甚至上千埃,包括天文摄影中使用的RGB滤光片,或光学天文常用的UBVRI等。而窄波段滤光片的波段范围很窄,通常小于100埃。为了更形象的理解窄波段,我们将其比作“眯眼睛”。

人们通常会在强光环境下眯起眼睛,目的是过滤掉一部分杂散的强光,从而看清淹没在强光下的物体。窄波段也类似,目的是过滤掉大部分波长(连续谱)的光的影响,从而看清楚局部波长的发射线等信息。

天文观测中常用的窄波段滤光片一般是在天体光谱中最强的几条发射线所在的波段,比如,Hα 6563、[OIII] 5007、[SII] (6716+6731)等。由于它们的发射通常较强,使得在较窄的波段依然可以表现突出。Hα发射主要来源于HII区,常用来研究恒星形成。[SII] (6716+6731) 发射一般与激波相关,因此经常用来寻找、研究与激波相关的天体物理现象,例如Herbig-Haro(HH)天体、超新星遗迹等。[OIII]5007发射线主要来于高电离稀薄气体区域,因此它可以用来研究大质量恒星形成区、活动星系核、 OB星、白矮星、行星状星云等。

为什么选择盱眙近地天体望远镜

工欲善其事,必先利其器。要想做好天文观测,硬件设备必不可少。就巡天观测而言,由于巡天面积大,每个天区的积分(曝光)时间通常较短,因此大规模巡天的望远镜口径不能太小,需要在1-2米左右,并且需要保证大视场。目前,国内只有盱眙的CNEOST能够满足这些条件。

CNEOST曾顺利完成了银河系反银心测光巡天的工作。在三年时间内利用SDSS g, r, i三个宽波段,完成近6000平方度的的观测。证明了其高效的巡天观测能力。

巡天计划和进展

鉴于目前天体物理,尤其是银河系内天体物理的发展需求,及国际上窄波段巡天形势和国内现有设备能力,我们提出了开展北天银盘的窄波段巡天计划NBS。

NBS计划完成北天球银纬正负5度约2000平方度,在Hα, [SII]和[OIII]三个窄波段的巡天,带宽分别是80埃、70埃和70埃,并完成相应的窄波段源表和图像。考虑到国际上IPHAS 巡天已经完成北天银盘的Hα窄波段观测并已释放数据,NBS目前主要做[SII]和[OIII]的巡天观测,Hα波段将主要用来做特定天区的观测。我们选择该区域的优势是,只需要窄波段观测而不需要再做宽带观测。因为,IPHAS的宽波段观测结果可以作为NBS窄波段观测的连续谱部分用以扣除,以便获得天体发射线的成分。

截止到目前,NBS已经完成了[SII]的北天银盘观测任务和[OIII]的大部分观测任务,并在此基础上又开展了一些高银纬天区的观测(Extend Narrow Band Survey,简称ENBS)。NBS已经是国际上窄波段滤光片最多、覆盖面积最大的高分辨率巡天项目。

科学课题

NBS的科学课题主要集中在银河系内的星际介质和发射线天体的研究上。可以为研究银河系内天体的物理性质提供基本数据,并对不同类型的发射线天体,可以进行大样本统计研究。

目前开展的课题主要有银河系星际介质分布,银河系电离和高电离气体的分布和激波现象等;HII区、恒星形成区,行星状星云、超新星、新星遗迹等;搜寻HH天体,并构建其星表;其它发射线星 T-Taurus星、激变变星、Be星、沃尔夫拉叶星等等。

以[SII]窄波段数据为例,下图为用[SII]搜寻HH天体的展示。HH天体是早期恒星向外喷发物质时与星际介质相互作用时产生,它的一大特点是在宽波段数据中难以看到(被淹没在连续谱中),而在窄波段数据中却清晰可见。

“眯起眼睛”虽然与这个时代的审美(大眼睛、瓜子脸)不符,但它能帮助我们窥探到宇宙的更多细节。NBS已经积累了大量的数据,让我们一起期待它的科学产出!

作者简介:武朝剑,天体物理学博士,中国科学院国家天文台副研究员, 硕士生导师。主要从事红外超星、光学窄波段观测、银河系星云等领域的研究。