欢迎来到泰利斯科普第五期!
从本期开始我们将针对性的介绍目前世界上具有代表性的主流光学望远镜。可能有些大家连听都没听说过,就让我们一起来感受这些大科学装置的魅力。
这一期我们来聊聊LAMOST,英文全称Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope,即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,中文名称郭守敬望远镜。众所周知,凡是能用来命名重要装置或者道路的人名通常都是有特殊贡献者。
郭守敬(1231-1316),元朝著名天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家。既然用他的名字命名了天文望远镜,我们就主要来介绍一下他在天文和仪器方面的贡献。著有《推步》、《立成》等十四种天文立法著作,制定出了通行三百六十多年的《授时历》,同时还改制、发明了简仪、高表、候极仪、浑仪等十二种仪器。《授时历》的编制就是在这些天文仪器进行大量天文观测的基础上进行的。值得一提的是“海拔”这个概念也是郭守敬第一次提出来的。可以说,郭守敬是他所处时代最伟大的科学家,没有之一。
1970年,国际天文学会将月球背面的一个环形山命名为“郭守敬环形山”;1977年,国际小行星中心将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。
至此我们就理解为何将这一国家重大科技基础设施命名为郭守敬望远镜了,就是为了纪念郭守敬老爷子为我国天文仪器事业做出的卓越贡献。
回归正题!
LAMOST隶属于中国科学院国家天文台兴隆观测站,位于我国河北省兴隆县燕山主峰雾灵山南麓,长城以北,海拔960米,地理坐标为东经117度34.5分,北纬40度23分36秒。
1992年5月,以王绶琯、苏定强院士等为首的研究集体提出了建造LAMOST的建议,并得到了广泛支持;
1997年4月,国家计委批复LAMOST项目建议书;
1999年2月,LAMOST项目初步设计报告编制完成;
2001年8月,LAMOST获国家计委批复,正式进入项目施工阶段;
2009年6月,LAMOST在兴隆观测基地顺利通过国家发改委的竣工验收;
2010年5月,LAMOST运行和发展中心正式成立,崔向群院士任总工程师。
至此,LAMOST开始正式观测,并源源不断的输出大量天文数据。
先来感受一下它的魅力↓↓↓↓↓
这造型有没有很科幻,像一个随时可以击落任何靠近地球的激光炮。如果有一天真有外星生物靠近地球,它恐怕是首个当作可能具有威胁的杀伤力武器被摧毁。虽然现实它并没有任何攻击力,但却足以震撼人心。
在技术上,LAMOST在反射施密特改正镜上同时采用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术,巧妙得实现了光学望远镜兼备大视场和大口径的突破。它由反射施密特改正镜MA、主镜MB和焦面组成,MA由24块六角形平面子镜(对角线长1.1m,厚25mm)组成,MB由37块六角形球面子镜(对角线长1.1m,厚75mm)组成。拼接后的MA大小为5.72m×4.4m,MB大小为6.67m×6.05m,有效通光口径为4m,视场为5°。
LAMOST光路示意图↓↓↓↓↓
反射施密特改正镜MA↓↓↓↓↓
主镜MB↓↓↓↓↓
LAMOST的另外一个技术突破就是并行可控式光纤定位技术,可同时精确定位4000个观测目标,也是一项国际领先技术。
LAMOST的主要任务是对天体进行普遍巡天,即对星系进行“人口普查”,4000目标的光纤定位技术大大提高了普查效率。澳大利亚英澳天文台的3.9米英澳望远镜AAT,其视场为2°,有400根光纤;美国Sloan数字巡天计划用的APO天文台2.5米望远镜,其视场为3°,有640跟光纤。而LAMOST望远镜的视场为5°,4000根光纤。LAMOST也因此成为了世界上光谱获取率最高的天文望远镜。截至目前,LAMOST巡天七年已获得光谱数达1125万,也是世界上第一个获取光谱数达千万的巡天项目。
LAMOST先导巡天和正式巡天前六年的天区覆盖图
国家天文台信息中心为LAMOST DR6数据发布搭建了专门的下载平台,科学用户可登录网站(http://dr6.lamost.org/)进行数据查询和下载。
2019年11月国家天文台刘继峰研究员依托LAMOST发现了迄今为止质量最大的恒星级黑洞(70倍太阳质量),并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。此成果一出便震撼了天文界,因为它颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。尽管这一研究成果后来受到了比利时鲁汶大学物理与天文系副教授乌格斯·萨那(Hugues Sana)的质疑,但刘继峰团队已用科学的数据给予了回应且找到了新的证据。LAMOST功不可没。
既然是大科学装置,就必不可少的有科学目标。LAMOST最初设定的“巡天计划”包括银河系结构、星系红移巡天和多波段天体认证等领域,开展银河系内、外研究。前者包括银河系形成、结构和演化,搜寻宇宙诞生的第一代恒星等;后者包括整个宇宙的大尺度结构、暗物质、暗能量的性质研究等。
由于当前LAMOST性能和兴隆站观测条件的恶化等种种原因,目前巡天主要集中在银河系内恒星方面。
所以网上就开始有了各种质疑的声音,甚至知乎上出现了这样极端的提问↓↓↓
当然了,这只是开玩笑,毕竟每个人都有言论自由,也不可能要求每一个人都站在客观公正的角度去评判。
总之,LAMOST使人类对银河系的了解达到了前所未有的高度,同时也推动了我国建造大口径天文望远镜技术的跨越式发展。
我只想说在此对同行的努力表示敬意。笔者也有很多朋友在从事LAMOST的运维值班工作,我们戏称之为“拉磨”团队。其实这并不是一种贬义,而是对他们的勤勤恳恳表示钦佩,也对他们工作的一种认可。在这个过程中积累的宝贵财富和经验是无价的,也势必对我国将来更大口径的望远镜建设百利而无一害。至于没有依据的事情我们,我们不以谣传谣。
国家天文台刘超老师曾在科技日报上对LAMOST有一个比较中肯的评价,大家有兴趣的可以去看一下。
http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-08/23/content_376501.htm
想进一步了解的同学可以去如下网址看看关于LAMOST的报告。
http://www.lamost.org/du-training-2016/training/ppt.html
本期内容就聊到这里,我们下期再见!
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参考资料:
[4]百度百科-LAMOST望远镜
[5] 施建荣. LAMOST望远镜[J]. 科学通报, 2016, v.61(12):1330-1335.
[6] 苏定强, 王亚男. 大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)的跟踪运动[J]. 天体物理学报, 1997, 017(003):315-322.
[7] 蒋芳. 崔向群:情定郭守敬望远镜[J]. 半月谈, 2016, 000(015):76-77.
[8] 赵永恒. 天体光谱获取率最高的望远镜——LAMOST[J]. 现代物理知识, 2007(05):3-5.
[9] Dingqiang Su, Xiangqun Cui, Yanan Wang,等. Large-sky-area multiobject fiber spectroscopic telescope (LAMOST) and its key technology[J]. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1998, 3352:76-90.
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