A project of the Dark Energy Survey collaboration

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来自星海边缘的回忆

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一个多月前,2月16号的早上,我们的最后一班观测员和托洛洛山美洲际天文台(Cerro Tololo Inter-American Observatory)说再见了。我们的第三个为期半年的观测段已经结束,再次开始得等到今年秋天。

 

很多年前,天文学家们从山顶撤离的时候会带满满一箱的记录磁带和手写的观测日志。在这个数字化的时代里,我们的57个观测员带走的只有回忆。他们其中的一些人慷慨分享了他们的故事,所以才有了这期特别版的博客。

 

这些故事有些是发生在意料之中的(落日,天气,小动物,美食和夜晚的天空),有些则是意料之外的(流星,友谊,破了观测记录或者是女生撑起一片天)。

 

我们最喜欢的是爱喜彗星(Comet Lovejoy)的意外捕获。 这次观测的照片已经被展示到了本页的最上方。它提醒我们,在我们远眺宇宙之巅之前,我们得先“小心”身边的天体!


这些观测员的故事有长有短。我们已经对它们按长度进行了排序。这样即使只有几分钟,你也能看上一条两条。

  


 

 

托洛洛山美洲际天文台餐厅的牛油果。好吃死啦!(翻译:吃货)

 

一晚上破了五个波段里面四个的视宁度记录。(翻译:但最好的那个是我的啦。)

 

在控制室的显示器上看到爱喜彗星的时候,我震惊了!(翻译: 大家都震惊了,腾讯图片

 

 

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 第一次亲眼看到狐狸!(翻译:嘻嘻,变成人的样子你还没见过吧?)

       

 

 

 

 

 

 

 

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早上起来在鞋里找到只蝎子。(翻译:谁丢的?认领啦)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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在布兰科的控制室里过年。

(翻译:原文其实是过平安夜)

 

 

 

 

 

 

 

 

第一次亲眼看到一只妈妈山绒鼠和宝宝山绒鼠在悬崖边上看日落。太萌了!(翻译:听起来就很萌)

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暗能量巡天的大气监测相机(Atmospheric Monitoring Camera)真是太神奇了。看它的时候我就想,这东西要是我(做)的就好了。(翻译:喂喂,那是我们小编的,我们小编做的!小编:是啊,这东西让我在山上待了无数个日月啊)

 

 

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打包的夜宵里面饼干从不重样:每次打开都有美味惊喜!(翻译:又是一只吃货。听起来厨师好像有一只哆啦A梦的口袋。)

 

 

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提前一天换完了液氮泵,多了一天进行DES的观测。(翻译:干的漂亮)

 

 

 

 

 

 

在天文台观测,我最喜欢的东西有:看日落,结识新朋友,满满一保温壶的茶,名叫galletas de coco的椰丝饼干,和属于一个人的思考时间。(翻译:吃货+1)

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在寂静的夜里仰望星空,只能偶尔听到望远镜圆顶移动的声音。现在即使是看到阴云遍布的天空,我也知道在这些云的背后是漫天的星斗。(翻译:所谓情人眼里出西施)

 

在拉· 塞罗娜(城市:La Serena)和托洛洛山上的时候,我很幸运地和很多天文台的员工成为了朋友:司机,厨师,还有望远镜的操作员们…… 现在每次回去,都有无数的微笑和击掌等着我。(翻译:所谓朋友多了路好走)

 

虽然造访这个天文台已经许多次了,但每次回到这里我却仿佛进入了一个新的世界:空气很干,太阳很毒,夜晚很黑。但只要一看到银河系在夜空璀璨,我就知道我又回家了。(翻译:嘻嘻, 我代表银河系欢迎你!)

有一次晚饭之后我们往山顶走,刚出门的时候,还是晴空万里,但还没走到望远镜,云朵就从脚下的山谷涌了上来, 淹没了整个山顶,日落也看不到了。事实上,我们连远在15米外的望远镜圆顶也看不见。(翻译:是时候腾云驾雾了……)

 

 

DES经常有女观测员值班。但这次我来的时候,托洛洛望远镜这里值班的全是女生。嘿,“直男癌”的时代已经落伍啦!(翻译:女神新必备条件——会观测)

 

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0.9米望远镜的控制室,从左到右有:克劳迪娅· 伯拉迪 (Claudia Belardi),玛尔瑟琳 (Marcelle), 张芷维(Chihway),凯瑟琳· 可拉达(Catherine Kaleida),佩儿· 艾米戈 (Pia Amigo),桑齐娅· 埃尔维斯 (Sanzia Alves),帕米拉· 索图 (Pamela Soto),布兰妮· 霍华德 (Brittany Howard)。

 

 

第一次出来看夜空,我就看到了一个在空中解体的火流星——非常大,划过天空的时候还有爆炸声。我当时还以为是第三次世界大战爆发了,赶紧往回跑,脑袋里只记得要保护好望远镜!(翻译:光顾着跑了,忘了拍照片……小编:估计很难拍照吧,速度太快了)

 

 

在山顶的乐趣之一是结识来自世界各地的天文学者。有那么几天,我是和一群已经为建设一个新的大望远镜奋斗了数周的韩国人一桌吃的饭。又有时候,饭点时间看不到他们。我困惑他们到底去了哪里。直到有一天我被邀请去他们根据地吃晚饭,我才发现:他们从韩国带了够吃几个月的干粮!(翻译:来了一群吃货……)

 

 

业余时间我想看铱卫星(Iridium communication satellites,www.heavens-above.com),但一连两个晚上都没找到。第三个晚上,我们刚刚默默许完愿,就在期待的方向看见了一个比金星还亮的亮点几秒钟之间迅速划过日暮。我记得当时我都开心的跳起来了。我那么兴奋主要是因为这验证了大家的预测。在历史上,人们曾经通过纯数学的方法预测了海王星的存在和它的轨道。与我的兴奋相比, 预测和发现了海王星的天文学家们得有多兴奋呐!(翻译:我也想看……小编:我看到过很多次,我下次教你怎么看吧)


我记得最深的就是在没有月亮的晚上,走出室外就能看到的立体环绕的星空。刚从屋里出来的时候,你能感受到的只有绝对黑暗。但是慢慢地,等我的眼睛适应了这片漆黑,遍布了各种奇异天体的南半球星空开始呈现。银河系弯弯地架在远处的山头上,南十字星座凌空闪烁,而人类世界就只剩下了远方的一抹暗黄色(翻译注:远方的城市灯光)。有那么一瞬,我忘掉了自己在这里的正式工作——“观测员值班经理”。我只是一个生活在浩渺宇宙之中的微小人类,一个怀着敬畏之心的瞻仰者。
(翻译:算了,我还是不要代表银河系了……) 

 


 

 

这些就是来自我们观测员的故事。又一个观测段结束,我们得开始分析数据了。虽然我们非常热爱我们的数据分析工作,但我猜我们这批次的观测员心里其实都想有双魔法鞋子(翻译注:爱丽丝漫游记中的魔法鞋),敲敲脚跟就可以回到山顶 (要是真有双魔法鞋子就好了,到达智力的山顶我们就得先跋涉24个小时!)

 

这期博客的最后,我们想分享我们最后一批次的观测员和望远镜操作员之间的对话。这些操作员一年四季每个晚上(即使是圣诞假期)都会全程陪伴我们的观测员, 以确保各项工作顺利进行。

 

问:你和暗能量巡天的人合作多吗?

答:多。我几乎每天都能遇到他们。每周都会有一批新人。我记得我见过的每一个人。每一个人都有点不一样。那个负责电脑的女士,带帽子的那个,我最喜欢她。(翻译:到底是哪个?)

问:你知道这是下个九月之前,我们这次观测的最后一天吗?

答:最后一天?!不会吧…… 但是你们会再回来的。你们总会回来的

 

 

为本期博客分享故事的观测员有:

 

吉姆· 安尼斯(Jim Annis),奥雷利奥· 罗塞尔(Aurelio Rosell), 罗斯· 克罗森(Ross Cawthon),张芷维(Chihway Chang),亚历克斯 · 朱立可-瓦格纳(Alex Drlica-Wagner),大卫· 格德斯(Dave Gerdes),拉维· 顾朴塔(Ravi Gupta),曼维埃尔· 赫尔南德斯(Manuel Hernandez), 史蒂夫· 肯特(Steve Kent),克莉丝汀娜· 克拉维奇(Christina Krawiec),鲍勃· 尼科尔(Bob Nichol), 布莱恩· 诺德 (Brian Nord),安德烈斯· 朴乐兹 (Andes Plazas),凯西· 罗茉(Kathy Romer),玛尔瑟琳· 索尔思-桑托丝(Marcelle Soares-Santos),道格拉斯· 塔柯(Douglas Tucker),张圆圆(Yuanyuan Zhang)

 

为本期博客分享照片的观测员有:

 

吉姆· 安尼斯(Jim Annis),罗斯· 克罗森(Ross Cawthon),凯思琳· 格拉伯斯基(Kathleen Grabowski),拉维· 顾朴塔(Ravi Gupta),克莉丝汀娜· 克拉维奇(Christina Krawiec), 詹妮弗· 马歇尔(Jennifer Marshall),安德烈斯· 朴乐兹 (Andes Plazas),凯西· 罗茉(Kathy Romer),玛尔瑟琳· 索尔思-桑托丝 (Marcelle Soares-Santos),道格拉斯· 塔柯(Douglas Tucker)

 

本期作者: 凯西· 罗茉,埃塞克斯大学(Kathy Romer, University of Essex)

爱喜彗星图片: 马蒂· 墨菲 (Marty Murphy),尼古拉· 库洛帕特金(Nikolay Kuropatkin),林奂(Huan Lin),布莱恩· 雅尼(Brian Yanny)

翻译:张Y(Y. Zhang)

翻译编辑:李T (T. Li)

 

 

 

 

 

 

 

 


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比最好更好的事

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少尉,杰克· 杰森。西点军校。优秀毕业生。报告长官,我们来这儿是因为你需要比佼佼者中的最好还要更好的人!——《黑衣人》

 

穹顶之下,暗能量巡天需要最澄澈的天空以获取最精美的影像和最优质的宇宙膨胀线索。

 

在暗能量巡天的网站上,你可以看到很多由暗能量相机拍摄的精美星系图片。这些星系形状、大小、颜色各不相同,但有一处是相通的:它们都在飞速驶离银河系,时速高达每小时几亿英里——宇宙正在膨胀,这件事情我们已经知道了快90年。

 

如果我们有办法记录每个星系的速度,猜猜看,这些速度是一直不变的呢?还是正在加速,或者减速?因为银河系引力的牵扯,艾萨克· 牛顿也许会猜减速,因为扔到空中的苹果会因为地球引力的作用速度慢慢减小(并最终掉下来)。但事实证明牛顿的引力观点是不适用的,这些星系正在加速,而不是减速。宇宙的膨胀正在加速,这件事情我们17年前才刚刚知道。暗能量巡天的300个侦探们正在进行一项长达五年的任务试图理解这个现象。在这个探索项目里,他们要对天空进行史上最大的“巡查”。

 

这个目标看起来过于“高大上”(确实如此)。本质上,暗能量巡天不过是在拍照片而已,拍很多很多的照片。如果进行顺利,暗能量巡天的侦探们一个晚上要拍大约250张天空的照片。五年的时间里,我们的文件夹里会累计起8万多张照片。每张照片的曝光时间大约是一分钟半,使遥远的星系也能有足够的光被捕捉到。在每张照片里,你可以找到大约8万个星系。这些照片涵盖了对每片天空50次的重复摄影。你要是想算你就自己算吧:反正我们最后拍摄到的星系有2亿之多!

 

 

我们研究暗能量——也就是导致宇宙加速的神秘力量——的一个方法是精准测量这2亿个星系的形状并相互比较。设想一下给2亿人(地球人口的三十五分之一)拍照片以研究人类人口的多样性。要最大化这些人类信息,你肯定想找职业摄影师在同等条件下拍最好的照片:光线要好,聚焦要准,相机还不能乱晃,你的模特也不准乱动。但是你总不能避免在这2亿人里,因为人和环境的差异,有些人拍出来要好看些。也许一些照片里面,有些模特动了一动,照片稍微模糊。另外一些照片背景光太强或者太弱,模特看不清楚。

 

同理,暗能量巡天希望能够为这2亿个星系拍到最美丽最精致的照片。作为天空的职业摄影师——天文学家,我们用的是世界上最好的相机——我们自己制作的的暗能量相机——进行拍摄。这个相机有570兆像素和5个超大透镜。它还有一套非常复杂的自动对焦系统以拍摄最最聚焦的照片。

 

当然,我们不需要闪光灯,因为这些星系里面可有几十亿个太阳在照明。

 

不过就像那些给人拍照的专业摄影师会遇到各种问题一样,大自然也时常会给我们天文学家制造些“麻烦”。暗能量相机安置在布兰科天文望远镜上,这台望远镜坐落于智利安第斯山脉的托洛洛山头。这个地方绝大多数的晚上都是晴空万里,但保不准什么时候就会有朵云彩飘过。即使我们能够完美聚焦,大气层中的湍流还会让星星变得一闪一闪的,也会让我们拍摄的星星和星系的照片变得模糊。我们的相机会接受所有所有从望远镜4米主镜上反射下来的光线。但是如果有气流冷锋,望远镜顶端的气温会比这个15吨主镜的温度略低,主镜上就有热气流升起,进一步模糊我们的影像。另外,相机拍到的头顶的照片最清晰——望远镜如果对着远离天顶的方向,星星和星系的光线就要穿过越多的大气层,被模糊的也越厉害;因为我们的任务涵盖大片的天空,我们总不能一直对着头顶拍摄。强风有时候也会从望远镜圆顶的天窗里通过,导致望远镜轻轻晃动,这也会让我们的照片有些模糊。另外,因为地球在自转,在一幅曝光里面,我们笨重的望远镜也要微微移动,以精确跟随我们的目标移动;如果这个过程有一点闪失,我们的照片也会——你应该已经猜到了——有些模糊。

 

 

因为这样和那样的原因,暗能量巡天拍摄的照片品质总会有些变化。有些晚上,天公作美,我们可以拍到很清晰的照片。另外一些晚上,事不如人意,拍的照片比较烂,结果就是我们会很难测量星系的形状。如果一幅照片过于模糊,我们就不会使用这张照片:我们会寻找机会重新对这些星系拍照。迄今为止,我们拍过的80%的照片都达到了使用标准。

 

观测季的绝大多数晚上,我们的相机后面有3个暗能量侦探在进行操作。每个观测员大概在这里待上一个星期,这样每个观测段(译者注:每年暗能量巡天的观测约为100多天)我们需要50个侦探进行“轮班”。2015年1月27日的晚上,正轮到我在望远镜这里进行观测。我的轮班正进行到一半,同行的还有其他两个人,分别是来自密歇根大学的张圆圆(Yuanyuan Zhang)和来自伊利诺伊大学香槟分校的安德鲁 纳德斯基(Andrew Nadolski)。那个晚上,安德鲁负责操控相机,我负责监测照片的质量,圆圆则是我们的小老板(小编注:圆圆可是DES头儿的头儿!因为本文的作者是整个暗能量巡天项目的负责人)。

 

那个晚上的天气状况非常好。虽然空气有点潮湿,大气层却是极其的平静和稳定。我们当时主要是使用红光和近红光滤波片进行拍摄。这主要是因为那天晚上有月亮,月亮的颜色其实非常的蓝,而红光和近红光的滤波片则可以阻拦绝大部分的散射月光,这样我们就可以看到天空里偏红的星系。比方说,在这张著名的摄制于优胜美地国家公园(美国,Yosemite National Park)的 《巨石,半圆山的容姿》(“Monolith, the Face of Half Dome”)里,安塞尔·亚当斯(Ansel Adams)就使用了红光(但不是近红外)滤波片以暗化天空制造对比效果。

 

那个晚上的当地时间0点28分,我们抓取了一个曝光编号为403841的照片。当时我们使用的是一个被称为“Z”波段的近红光滤波片。这个“Z”波段如此之红,以致于它已经处于人眼可见范围之外。但是数字相机,尤其是暗能量相机,却对近红光非常敏感。另外,我们的电脑会对拍到的每一幅照片进行即时处理,并将结果显示到一排显示器上,这样我们就可以判断我们数据是不是通过了筛选标准。当403841通过处理的时候,我们的程序显示这张照片极其清晰。进一步分析确认,这张照片是暗能量巡天自两年前观测启动开始到现在拍摄的3万5千张照片里面最清晰的一张。

 

这张照片如此之清晰(“锐”),以至于每颗星星只有0.6弧秒、也就是0.00017度的宽度。作为参考,这个宽度大概是从地球上看月球表面一个直径1千米的月坑的大小,或者也可以说,这是置于30米外的头发的宽度。

 

本页的图片展示的是着色过的403841号照片的一小部分,这一部分包含了一个巨大的螺旋星系,一些较小较暗淡的星系,以及银河系里的一些星星。红色圈里的星星大概0.6弧秒宽。你也许觉得这张照片没有我们网站上其他的彩色照片好看,但是这张图片更接近于我们未经处理的原片。暗能量巡天的“原片”要先送到位于伊利诺伊厄本那-香槟的国家超级计算中心(美国,National Center for Supercomputing Applications)进行处理(如果你不到40岁,你可以问问你们的父母,他们是不是还记得以前把原片送出去冲洗的情景),这样我们的暗能量侦探们才可以使用它们进行科学研究。

 

在暗能量巡天这里,我们有一个“牛掰”网页记录我们在5个波段拍到的最清晰的照片。我们的403841号已经在这个网页上占据了显要位置——它是5个波段最好的照片里面最好的一张。但是比最好的照片更好的是,这些记录总有一天要会被更更好的记录取代。

 

作者:暗能量侦探 乔什· 弗里曼,费米实验室、芝加哥大学 (Josh Frieman, Fermilab and the university of Chicago)

翻译:暗能量侦探 张Y(Y. Zhang)

翻译编辑:暗能量侦探 李T (T. Li)

 

另请注意:1月30日星期五的时候,我们在Reddit网站上做了一个“十万个为什么”的活动(Reddit AMA on Friday, Jan 30)。我们讨论了暗物质和暗能量的一些实例和证据。


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神秘而错综复杂的宇宙网络:暗能量寻踪

DES0006-4123_20141218_00_gri_20141219_000.edit1.0_950px星海之下,有一个复杂的网络一直在窸窣缓慢地变动着。这一网络由暗黑,近乎不可感知,却又作用于整个宇宙的势力构建。星系成堆成簇,在团簇之间,又穿插了空旷贫瘠的空间。虽然每一个包含了上亿星星的星系都有自己独特的出生和演化故事,我们可不会因此一叶障目。作为一个整体,星系网络上的团簇和空洞可以帮助我们研究决定了宇宙地貌的暗黑势力。

 

Sloan Digital Sky Survey: Galaxy Map

斯隆数字巡天绘制的一直延伸到到20亿光年处的星系分布图。红色和绿色的点显示的是星系的位置,红色的点表示星系的密度较高。本图中完全为黑色的扇形是斯隆巡天没有观测的区域。 (另见SDSS fly-through.)

暗能量相机拍摄的照片(上图)里有无数天体,其中也包括了一些或蓝或红或黄的模糊斑迹,这些斑迹很多都是极为遥远的星系。这些星系也许看起来像是在宇宙中随机分布的。但是,通过在极大尺度上对它们进行定位,天文学家们发现星系的分布有一定的结构,虽然这些结构延伸的空间和时间要比上图中看到的大的大的多。右边由斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)制作的插图中展示的是几百万个星系的分布图。这些星系有时候聚集成团或延伸成线(有比较多的星系),有时候又规避出一个个的空洞(没有或只有很少的星系)。要知道,这些点线状的结构可以延伸几十亿光年——是地球到太阳距离的60万亿倍!

像所有优秀的侦探员一样,我们暗能量侦探是不会放弃对这种有组织有计划的事情追根溯源的。那么问题来了,这些相距几十光年的星系又是怎样形成我们今天所看到的巨大网络的呢?这一鬼斧神工的操盘手其实是我们熟悉的朋友(也可以说是敌人)—— 在地球上就可以感受得到的万有引力。

 

通过计算机模拟,天文学家们已经研究了引力如何在大距离上运作于星系之间。“千禧模拟”(Millennium Simulation) 和一些类似的模拟项目显示,随机分布的物质在引力的作用下会自然而然地形成团,线,和孔洞状结构。统计比较模拟结果和采集的数据(对许多星系的观测),我们发现两者结构的分布是一样的:引力的确影响了整个可见的宇宙,并促成了这些宏伟壮观的丝网状结构,这一网络又被称作“宇宙网络”(cosmic web)。

 

Millennium simulation: https://i2.wp.com/www.mpa-garching.mpg.de/galform/virgo/millennium/seqB_063a_half.jpg

千禧模拟:较亮的区域物质和星系更为集中。 (另见 fly-through video).

那么问题又来了,这些东西和暗能量巡天项目(Dark Energy Survey)的侦探们有什么关系呢?其实,引力在搭建宇宙网络这件事情上有一个死敌,就是“暗能量”——那股导致宇宙加速膨胀的势力。宇宙加速膨胀的越快,星系们就需要移动更大的距离以形成团线结构。暗能量越多,引力牵引星系需要的时间就越长,宇宙网络的形成就越慢。若是没有暗能量,宇宙网络的形成便会很快。通过研究宇宙网络形成的快慢,我们可以探知暗能量的强弱以及它的强度是否随时间变化。

 

引力和暗能量的对立状况会反映到宇宙网络的演化史上,这是我们可以研究暗能量的关键。事实上,宇宙网络对确定暗能量是否存在也起到至关重要的作用。

 

大多数的天文学家都承认:宇宙加速膨胀的证据无可置疑。出于很多原因,加速的最可行释源是一种新的但不可见的力量,也即“暗”能量。第二可行的理论解释是引力定律有异常(尤其是爱因斯坦广义相对论)。既然物理和天文学家们已经无数次在地球上,太阳系甚至星系之间证实了爱因斯坦的理论,引力定律的异常只能表现在更大的尺度上。这一异常也可以导致宇宙表面上的加速膨胀,暗能量理论也就不需要了。

 

第二个假设如果成立,我们得重写上述关于宇宙网络的文案。也许引力没有暗能量这个敌人,它只是在几十亿光年的尺度上不如我们预料的那样有效。要想知道引力是不是在和暗能量打架,亦或是引力是否有异常,观测宇宙网络的性质并与其他测量宇宙加速膨胀的方法相结合, 是回答这一问题的关键。这一研究的任何结果(甚至可能有稀奇古怪的结果)都意味着我们对宇宙的认识有了重大进步!

 

五年间,暗能量巡天会拍摄几亿星系的美丽图片。我们的暗能量侦探们正在对这些星系谨慎定位,进而描绘我们的宇宙网络,以借此探究运作于整个网络背后的神秘力量。

 

作者:暗能量侦探 罗斯· 克罗森 , 芝加哥大学(Ross Crawthon, University of Chicago)

图片编辑:  暗能量侦探 马蒂· 墨菲 (Marty Murphy), 瑞达· 哈恩 (Hahn)

翻译:暗能量侦探 张Y(Y. Zhang)

翻译编辑:暗能量侦探 李T (T. Li)

 


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巡天遥看一千河

地球相对于天空来说,约每24小时自转一周。地球上的我们也因此做到了“巡天”的旋转木马上。

每到傍晚,离我们最近的恒星,太阳,就会撤走遮天幕地的光芒。呈现给我们的将是一闪一闪宛如跳舞般的星光——那些古老遥远的星系和星星遍布了整个夜空。傍晚之后的几个小时给予我们机会细致观察笼罩着地球的点点星光,直到天色微曦,我们再次沐浴到阳光下。白天的时候,满天星斗依然存在,但强烈的阳光让我们几无可能观察到它们。一直到夕阳西下,那些跳舞般闪亮的星系和星星准时回到夜幕这张大舞台上,星空再次出现。

我们的整个太阳系都是银河星系的一部分。银河系呈盘状,其中的星星和气体物质又组成了银心和旋臂。我们的地球作为附属于太阳的一个淡蓝色小点,住在银河系的郊区,银盘的二分之一处。当地球日复一日的自转时,银河系也在缓慢的旋转,但银河系的旋转周期要比地球长的多。

在天空日复一日,夜复一夜的旋转中,银河系的平面也和其他星系、星星一起一遍遍经过我们上方的天空。当我们从伸手不见五指的帕穹山(Cerro Pachon)山顶向天空望去的时候,我们可以看到银河系的平面,看到银河系中心所在的方向。

在本页的视频中,相机经南由东向西移动,整晚每隔三十秒进行一次拍摄。地球的自转轴经过南极点,所以我们可以看到天空绕着向南的方向旋转:银河系的一边先落下,然后在这个十月凌晨一点的时候,另一边开始升起。

晚上好,欢迎和我们一起,“巡天”遥看一千河。

作者:暗能量侦探 B · 诺德 (B. Nord)

视频制作:暗能量侦探 · 诺德 (B. Nord)

翻译:暗能量侦探 张Y Y. Zhang

翻译编辑:暗能量侦探 李T T. Li

备注:

  1. 本博文引用的视频设制于帕穹山。其时,作者正在使用双子南座望远镜(坐落于帕穹山,Cerro Pachon)为暗能量巡天所发现的伴有强引力透镜现象的星系团进行后续观测,并非用布兰科望远镜(托洛洛山,Cerro Tololo)进行暗能量巡天项目的直接观测。 帕穹山和 托洛洛山的地理位置极其接近。
  2. 翻译的博文标题取自毛泽东《送瘟神》。

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遥远的旅者

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经过一段漫长的旅程,一个躲藏已久的太阳系成员终于再次回到我们“身边”。上一次这个小小的冰雪星球出现在外太阳系的时候,时间还是公元九世纪,查理曼还当着神圣罗马帝国的皇帝,中国正处于大唐盛世。

这个遥远的旅者是暗能量巡天发现的第一批柯伊伯带(Kuiper Belt)成员中的一个,现在已被正式标注为2013 TV158. 它于20131014日首次进入暗能量巡天的视野。随后的十个月内,它在牛顿引力定律为它决定的轨道上缓慢前行,并被暗能量巡天观察了几十次。我们可以在本页左边的动画中看到这颗小天体移动。组成这一动画的两张影像是在20148月摄制,间隔两个小时。

2013 TV158 需要1200年才能绕太阳一周。它也许不过只有几百公里宽,和美国大峡谷(Grand Canyon)的长度差不多。

再过八年,它就会到达它距太阳最近的一点——即使这样,它也不会比海王星离太阳更近,距离海王星也还有几十亿公里。在这个距离上,太阳的亮度不及在地球上的千分之一,大小和一个一角硬币差不多——而且这个硬币还被置于三十米外。2013 TV158上的正午也不过如此。

在此之后,2013 TV158就要开始长达六个世纪的远离太阳之旅。慢慢地,即使世界上最先进的望远镜也会观察不到它。在它于27世纪再次向着太阳踯躅朝圣之前,它要先旅行到距离太阳300亿千米的远日点。

2013 TV158和其他数不清的小星球一样,栖息于太阳系边缘的冰天雪地。这些小天体所在的区域被称作柯伊伯带。柯伊伯带比火星和木星之间的小行星带宽20倍,重许多倍。矮行星冥王星也是柯伊伯带的成员。右下图给出了木星,冥王星和2013 TV158的轨道对比。

科学家们认为这些柯伊伯带天体(Kuiper Belt Object,简称KBO)是太阳系形成时期的遗迹,是未能成功结合成大行星的残渣碎屑。研究ellipses-black这些天体可以帮助我们了解45亿年前太阳系诞生的物理过程。

由于过于遥远和暗淡,柯伊伯带天体的发现极其困难。第一个柯伊伯带天体,冥王星,发现于1930年。足足62年之后,第二个柯伊伯带天体才被发现。时至今日,已知的柯伊伯带天体只有约1500个。相较之下,火星和木星之间的小行星带已有50多万的天体被天文学家们发现。

暗能量巡天致力于远观银河系以外的数百万个星系和超新星以研究宇宙的加速膨胀,但我们可做的不止于此。暗能量巡天在每年的八月到次年的二月之间会对十个天空区域每周进行重复观察。这些观察对于寻找柯伊伯带天体非常有利。柯伊伯带天体运动十分缓慢,大概在几周甚至几个月内,它们都会出现在暗能量巡天的同一视场内。这有利于我们寻找在不同夜晚出现于不同位置的同一天体,并最终串联起几个月的观察结果以确定它们的轨道。

暗能量巡天对于柯伊伯带天体的搜寻只进行了不到百分之一,谁知道下一个进入我们视野的惊喜又会是什么样子的呢?

作者:暗能量侦探 D · 格德斯 (D. Gerdes)

翻译:暗能量侦探 张Y Y. Zhang

翻译编辑:暗能量侦探 李T T. Li