基特峰之巔— 天文學(xué)家的朝圣之地

從Bok望遠(yuǎn)鏡圓頂中眺望高處的Mayall望遠(yuǎn)鏡圓頂。 張?zhí)烀葦z

星空下正在工作的Bok和Mayall望遠(yuǎn)鏡。背景低空中發(fā)亮的紅色天空，是來源于兩百公里外鳳凰城的燈光污染。 周旭攝

光譜志

美國基特峰國家天文臺(Kitt Peak National Observatory，KPNO)位于美國與墨西哥邊境，隸屬于亞利桑那州圖森市。由于周圍一望無際的戈壁地形，加上高達(dá)2000米的海拔，使得基特峰四季干燥，溫差不大，是美國本土最好的天文觀測臺址之一。自上世紀(jì)50年代建立開始，基特峰國家天文臺一直是美國國立光學(xué)天文臺(NOAO)最大的天文觀測基地之一，也是天文學(xué)家的朝圣之地。

目前基特峰最主要的天文觀測設(shè)備是兩臺大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：4米的Mayall和3.5米的WIYN。其他還有十多臺1—2米口徑的望遠(yuǎn)鏡。Mayall望遠(yuǎn)鏡位于基特峰最高點(diǎn)，裝配有大小為8192×8192個(gè)像素的探測器。

從2016年開始，Mayall望遠(yuǎn)鏡主要負(fù)責(zé)The Mayall z-band Legacy Survey (MzLS)巡天項(xiàng)目。該項(xiàng)目是對5000平方度的天空進(jìn)行近紅外波段的深度巡天。2018年初結(jié)束MzLS項(xiàng)目后，Mayall望遠(yuǎn)鏡開始進(jìn)行徹底改造，目前已經(jīng)順利安裝擁有5000根光纖的多目標(biāo)光譜巡天設(shè)備，將用于暗能量光譜巡天項(xiàng)目(DESI)，計(jì)劃在5年內(nèi)獲得3000多萬條中高紅移星系光譜，揭示宇宙膨脹和大尺度結(jié)構(gòu)的秘密。

與Mayall望遠(yuǎn)鏡相鄰的是由亞利桑那大學(xué)天文系斯圖爾德天文臺(Steward Observatory)負(fù)責(zé)運(yùn)行的Bok望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡主鏡直徑為90英尺(約2.3米)，具有大視場和自動化程度較高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過短時(shí)間培訓(xùn)，天文學(xué)家可以獨(dú)立完成從加液氮等觀測準(zhǔn)備工作，到整晚自己動手觀測的全部操作。

從2010年至今，中國科學(xué)院國家天文臺就與亞利桑那大學(xué)合作，參與改造并利用Bok望遠(yuǎn)鏡完成了多個(gè)國際合作項(xiàng)目。自2015年開始的北京-亞利桑那巡天項(xiàng)目(BASS)使用Bok望遠(yuǎn)鏡，對5000平方度的天空進(jìn)行兩個(gè)光學(xué)波段的深度巡天，可以探測到比肉眼可見恒星暗弱數(shù)千萬倍的天體。BASS的觀測數(shù)據(jù)與MzLS項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)合，將為DESI項(xiàng)目的觀測目標(biāo)選擇作出主要貢獻(xiàn)。

基特峰也有完善的科普教育活動。天文愛好者和游客不僅可以在白天聽取志愿者講解天文臺的歷史并參觀Mayall等望遠(yuǎn)鏡設(shè)備，還可以報(bào)名參加夜間觀測項(xiàng)目，利用游客中心的小口徑望遠(yuǎn)鏡親自觀測和拍攝近鄰的星系和星云。此外，天文臺的一角還建有目前世界上最大的反射式光學(xué)太陽望遠(yuǎn)鏡，其主鏡面直徑超過1.6米，長達(dá)87米的焦距深入地下。通過運(yùn)用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，可以獲得很高分辨率的太陽表面圖像。遺憾的是，最近幾年因?yàn)榻?jīng)費(fèi)和科研熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移等問題，該太陽望遠(yuǎn)鏡被迫關(guān)停，目前主要用于科普教育。

因?yàn)樾枰^測非常暗弱的天體，所以天文臺對天空的黑暗程度有很高的要求。由于基特峰距離圖森市僅1個(gè)小時(shí)車程，加上離亞利桑那州首府鳳凰城也不太遠(yuǎn)，兩個(gè)城市的快速發(fā)展使得城市燈光對天文臺構(gòu)成很大威脅，好在亞利桑那州空氣干凈，大氣中的塵埃顆粒較少，地面的照明燈光很難被反射到高空。盡管如此，與幾十年前相比，基特峰夜晚的天空越來越亮，美國政府一度把放棄基特峰天文臺提上日程。不過最近幾年Mayall望遠(yuǎn)鏡開始承擔(dān)DESI項(xiàng)目，WIYN望遠(yuǎn)鏡也找到了新的基金支持，讓這個(gè)天文學(xué)圣地能夠繼續(xù)運(yùn)行下去。

關(guān)鍵詞： 基特峰 天文學(xué)家 朝圣