数驱科教:把星空与爱好者连在一起
发布时间:
2021-06-29 16:56
修改时间:
2021-06-29 17:03
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人类对星空的好奇和敬畏与生俱来,对星空的探索也从未止步。对新天体和新天文现象的发现是天文学发展的引擎,除了职业天文学家在致力于专业的天文发现,全球各地的天文爱好者(俗称“天爱”)也在积极参于各类业余天文观测,其中不乏取得一定成果的业余天文学家。

例如,著名的星际彗星2I/鲍里索夫(2I/Borisov)就是由乌克兰业余天文学家根纳迪·鲍里索夫发现的。另外,日本的业余天文学家们就常年“霸占”着银河系新星的发现;日本业余天文学家板垣公一(Koichi Itagaki)以74岁高龄还在坚持超新星搜索;泰国的业余天文学家Worachate Boonplod已经成为世界上发现SOHO彗星最多的人;还有很多爱好者通过参加FMO、NEAT等项目发现了大量的小行星等等。

天文爱好者参与天文发现,最初主要开展的是以目视或照相方式发现彗星。随着天文观测中的照相技术和互联网技术的发展,业余天文发现并不局限在个人通过望远镜目视或照相寻彗,而是转向了更加便捷、更具时效的互联网模式。通过网络,天文爱好者可以参与多个有影响的业余天文发现项目,例如:FMO,NEAT,Galaxy Zoo,SOHO(包含SWAN,以及类似的STEREO)等等。

图1:作者在观测星空

FMO“快速移动天体”搜索项目

FMO“快速移动天体”搜索项目(2003~2006)是SPACEWATCH巡天计划创立的一个鼓励全球的天文爱好者参与,利用网络下载图片进行FMO搜索的项目。许多FMO都属于PHA(Potentially Hazardous Asteroid对地球有潜在威胁的小行星)。天文爱好者只需要在下载的图片中识别出可疑的“短线”进行提交即可。FMO搜索项目由于资金问题已于2006年结束。


图2:快速移动天体(红圈中的白色长线)│ 图源:FMO Project

 

NEAT小行星搜索项目

NEAT小行星搜索项目是隶属于美国国家航天局(NASA)的一项近地小行星搜索及跟踪计划(NEAR-EARTH ASTEROID TRACKING,NEAT)。这个项目的主要设备包括两台口径均为1.2米的望远镜 。天文爱好者需要在其数据库中下载原始的FITS格式文件,使用Astrometrica(一款Windows系统下的天体测量软件)进行小行星搜索和测量,再通过FIND_ORB轨道计算软件计算出初步的轨道,并根据轨道参数在数据库中检索该目标所有的观测图片,最终将测得的所有数据提交至国际小行星中心(MPC),整个过程需要参与者自行完成。

尽管NEAT小行星发现后不能获得任何相关权利(如发现权、命名权),但是搜索方法及流程的训练,可以为天文爱好者在其它项目中发现小行星奠定坚实的基础。

图3:NEAT小行星搜索项目检索及下载图片的网页 │ 图源:SkyMorph

 

SOHO彗星搜索项目

SOHO彗星搜索项目是通过检索SOHO探测器拍摄的图片发现掠日族彗星。SOHO卫星是欧洲航天局(ESA)和美国国家航天局联合开展的一项用于太阳及太阳风观测的空间望远镜。SOHO卫星所拍摄的图片是国际共享的,除了其项目团队的专家外,天文爱好者们也可以及时获得并分析图片。

参与的方式也比较容易,只需测量出SOHO彗星在图片中的(X,Y)坐标并提交上报即可。但是要想从布满噪点及宇宙射线的图片中找出可能的SOHO彗星难度很大,不仅如此,在实际操作中还需要和其他爱好者在发现速度上进行PK,晚于他人15秒的报告就不被承认发现权。

图4:本文作者与Michal Kusiak,Szymon Liwo及周波三位天文爱好者在15秒内共同发现的一颗明亮的克鲁兹族彗星,是通过SOHO卫星发现的最亮一颗克鲁兹族彗星,编号SOHO-2143。这是由三个太阳探测器的6个相机拍摄到的这颗彗星的图像。│ 图源:SOHO/STEREO

一颗明显的SOHO彗星往往会在短时间内就被别人抢先发现,从而失去发现权。所以搜索SOHO彗星,必须要在彗星刚出现的时候就发现它,此时的目标非常暗弱,在图片中仅占2-3个像素,而且夹杂在噪点之中很难分辨,因此发现它就需要练就一副“火眼金睛”。全球有数百人参与SOHO彗星搜索,竞争最激烈的时候常常有数名“高手”同时在线,“场面” 相当激烈。

从SOHO卫星发射至今,已经发现的掠日族彗星有近4200颗,几乎都是天文爱好者所发现。日地关系天文台(Solar Terrestrial Relations Observatory,STEREO)与SOHO卫星类似,也可以用于发现掠日族彗星。

 

星系动物园(Galaxy Zoo)

星系动物园(Galaxy Zoo)是由牛津大学、朴茨茅斯大学、约翰霍普金斯大学等研究机构开展,邀请公众协助的志愿者科学计划,目的是为超过100万个星系进行分类。其中的Supernova Zoo是在线搜索超新星的项目。这种模式也为国内的星明天文台公众超新星搜寻项目提供了思路和借鉴。

图5:星系动物园项目网页 │ 图源:Galaxy Zoo

 

国内业余天文台巡天项目

除了从研究机构的观测数据中筛选观测目标之外,一些具备较高水平的天文爱好者还可以建立自己的巡天观测项目,从专业天文台巡天项目口中“分得一杯羹”。

星明天文台是国内首个由天文爱好者建设的能够开展巡天项目的业余天文台,位于新疆乌鲁木齐市南郊甘沟乡小峰梁。星明天文台初建于2007年,目前拥有多架远程控制无人值守观测设备, 其代表性设备或开展的业余巡天项目,目前主要有:与国家天文科学数据中心的中国虚拟天文台团队合作开展的公众超新星搜寻项目(PSP)、半米望远镜(HMT)、彗星搜索计划(CSP),测光辅助望远镜(PAT),目前正在测试运行的巨大视场巡天望远镜(EAST), 以及宁波市教育局-新疆天文台望远镜(NEXT)。自建成以来,通过国内爱好者的合作观测,已发现多颗新星、彗星、小行星、超新星等天体。

图6:星明天文台公众超新星搜索项目  │ 图源:作者

想从专业天文台巡天项目口中“分得一杯羹”,需要通过合理地制定观测计划,在观测时间和巡天区域等方面与各个专业天文台错开。国际小行星中心网站可提供每日各个天文台巡天区域图查询,可用于参考待观测天区在若干天内是否未被其他天文台观测过。

图7:国际小行星中心网站提供每日各个天文台巡天区域图查询,图中各种颜色的小方块就是各个天文台在相应时间内搜索过的天区。│ 图源:MPC

结束语

尽管专业天文台的观测业务已经覆盖各个领域,使得业余天文发现变得日益困难,但是全球仍有大量爱好者坚持参与天文发现,并能获得相当多的成果。同时,天文爱好者与专业天文学家如今也有着更加紧密的合作,在专业天文台的望远镜设备愈发强大的今天,天文爱好者们仍然可以在天文发现中获得成果,并且享受其中的乐趣。

 

新闻来源:https://mp.weixin.qq.com/s/wKMjTnlgaaL9xWl_tIwJXg

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Yang Hanxi
(文章编辑:
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