国科大学子在雁栖湖天文台拍摄罕见天象

  • 文/叶人豪 毛益明 孙永康 邹乾一 图/2022级雁栖湖天文台观测小组 (党委宣传部/新闻中心)
  • 创建于 2022-11-23
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  编者按:将目光汇聚向浩瀚宇宙,将目标锚定于灿烂星空,夜色赋予了天空别样的魅力。前不久,中国科学院大学(以下简称“国科大”)学子将望远镜指向夜空,运用校园科学装置成功观测到海卫一掩星这一罕见的天文现象。本次观测是海卫一国际联测的重要部分,且观测数据对于研究海卫一的大小、形状,特别是它稀薄的大气组成具有关键作用,将为大家揭开国科大雁栖湖天文台的神秘面纱。

什么是掩星

  在天文学中,如果离我们较近的天体A在天空运行时恰巧遮挡住了背景上另一颗恒星B,我们称为A发生了掩星。

  一颗恒星可以自主地发出光芒,此时如果一颗小而暗弱的小行星或行星的卫星运行到我们地球与那颗恒星连线上的位置,恒星发出的光线就会部分或完全被遮蔽,所以在地球上的观察者就会发现恒星“不见”了。

  掩星是较为常见的天文现象,但是行星的卫星掩星较为罕见。上一次海卫一掩星发生在2017年10月5日,本次掩星发生在2022年10月6日(北京时间22:39:37+-00:00:27,掩星中间时刻),下一次海卫一掩星需要等到2029年1月,但这一时间中国地区处于白天无法观测。

  自人类迈入太空以来,海卫一仅在1989年被旅行者二号探测器造访过。旅行者二号拍摄了海卫一约1/3的地区,揭示了卫星表面的低温火山向空中喷发液氮从而形成海卫一稀薄的大气这一现象。我们目前所知道的关于海卫一的大部分信息,都来自于这次历史性的飞行,它仍然有无数谜团等着我们去探索。

  这次掩星现象提供了难得的观测机会,通过分析观测数据,可以让科研人员获得关于海卫一的大小、形状,特别是它的稀薄大气组成信息。

海卫一掩星

如何观测掩星现象

  下图中外侧两条黑线内侧代表了可以观测到海卫一掩星的区域范围,而中间黑线穿过的区域是指可以看见“中心闪”的位置。

  “中心闪”是指恒星发出的光聚焦在前面的海卫一大气层上,从而形成光学透镜效应。幸运的是,北京正在本次掩星现象的“中心闪”观测位置。

海卫一掩星可见区域部分截图

  本次掩星现象,是海王星的卫星——海卫一(崔顿,Trion)“掩住”恒星 TYC 5254-00839-1。海卫一的视星等为13.4等,被掩恒星的视星等约为12等,被掩恒星要比海卫一看起来亮3.6倍。

  在天文观测中,较大口径的望远镜可以收集到更多的光线,看到更暗的天体,提升观测效率。国科大天文与空间科学学院硕士研究生毛益明、叶人豪、邹乾一、孙永康和沈越月,在2022年10月6日,使用国科大雁栖湖校区的70cm口径望远镜——Planewave CDK700,在晚上10点至11点期间观测到了海卫一掩星现象,并用Andor iKon-L DZ936相机进行了不间断地拍摄记录。

  “我们肉眼可以看到掩星现象吗?”

  关于这个问题,孙永康说:“像这次海卫一掩星的现象是无法用肉眼看见的,只有像月球掩其他较亮的恒星、星团才有机会不借助任何望远镜观测到。如果借助望远镜,我们则有机会看到一些较亮和较大光变的掩星现象。”

  叶人豪在介绍时表示,“我们是9人的观测团队,在本次观测虽然不是全员上阵,但参与观测的我们5人分工明确,其中邹乾一、孙永康、沈越月负责观测计划的制定,毛益明和我负责设备的调试和拍摄,共同保证了观测的有效性。对数据进行初步分析后,我们和国内天文爱好者及国际天文学者进行了交流,得到了可用于科学研究的海卫一掩星光变曲线(见下图)。”

海卫一掩星时的光变曲线

厉害了,国科大雁栖湖天文台

  国科大雁栖湖天文台位于雁栖湖校区西区的山脚下,主要包含两台“大型”天文观测设备,其中一台是2018年建设并投入使用的4.5米口径射电望远镜。该设备在第二届全国大学生天文创新作品竞赛中获科技类一等奖。

  在这口“射电大锅”的旁边,还有一个“其貌不扬”的圆顶形建筑物,里面放置的便是另一台观测利器——Planewave CDK700反射式光学望远镜。它具备深空摄影、行星摄影、近地卫星摄影和天文测光等多种能力。

位于国科大雁栖湖校区的天文望远镜

  使用Planewave CDK700反射式光学望远镜进行海卫一掩星观测,是国科大雁栖湖天文台自2022年1月完成初步调试、顺利拍摄初光影像后,第一次成功的国际合作,目前这一成果已经被著名网站Space Weather报道。

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  谈及开展国际合作的契机,邹乾一说:“天文,由于其特殊性,是最容易产生国际合作的学科之一。有了1就会有2、3以至更多,希望今后我们会有更多机会和国际同好一起共同利用好观测资源与观测数据,通过CDK 700创造更大的科研价值。”

  而关于如何预约使用雁栖湖天文台望远镜,叶人豪表示,“雁栖湖天文台主要由我们观测小组负责日常维护、数据管道完善和自动化系统开发,现在我们的天文台已经可以对‘热木星’型太阳系外行星、掩星、激变变星等天体和天象进行观测和记录。我们也面向全校同学提供使用设备的机会,只要大家的观测申请具有一定的科学、科普价值,天气合适且设备正常的情况下,我们都可以帮助申请人调试望远镜进行观测。”

观测小组部分成员合影

  夜色愈发寒凉,夜空愈渐澄澈,国科大雁栖湖校区更显静谧。天文台里的望远镜还在不停执行着巡天任务,一次次记录着远处传来的星光。罕见的天象虽然难得一遇,但当我们抬头仰望之时,便是共同分享着一场有关浩瀚宇宙的探索之梦。

 

责任编辑:贺静蕾