7月17日,午夜剛過。遙遠的天際,一顆恒星突然眨了一眨眼。暗下,又亮起。布在阿根廷境內24台望遠鏡中的5台,捉住了這一刻。那不過是一顆連名字都沒有的恒星,那不過是稍微走神就會錯過的瞬間。但是,"新視野"團隊的科學家為了這一刻,準備了好幾個月。2014MU69,一顆古老的柯伊伯帶天體,從一顆恒星麵前匆匆掠過,並短暫地遮住了它。
2014MU69小行星7月10日和7月17日掩食帶的預計路徑 (圖片來源厄爾天文台)
本報記者 張蓋倫
這就是"新視野"科學團隊要看到的掩星現象。他們想知道,2014MU69到底是啥模樣、是何大小。因為,它就是"新視野"號在繼冥王星之後的下一個飛越目標。
8月4日,美國國家航空航天局公布了從這次掩星觀測獲得的初步信息。
那顆小行星有點暗
在曆史性飛越冥王星和冥衛一後,"新視野"號其實已經圓滿完成了探測任務。但是,它狀態良好,還能在太陽係邊緣繼續"搞事情"。天文學家"掐指一算",發現2014MU69就在"新視野"號的原定飛行路線附近,去那串串門,順路還省燃料。
2014MU69運行在冥王星以遠16億千米的軌道上,距離地球的距離大約65億千米。
一切都很完美,除了一點——它暗。
中科院國家天文台研究員苟利軍告訴科技日報記者,這顆小行星的視星等約為27等,比冥王星還要暗上10萬倍。就算是在各式各樣大型地麵望遠鏡眼裏,它都暗得毫無存在感。
"新視野"科學團隊從2011年起就在柯伊伯帶上苦苦搜尋適合的飛掠對象,一直到2014年哈勃太空望遠鏡出手,這個目標才最終現身。
科學家之前估計,2014MU69直徑45公裏左右,重量僅為冥王星的萬分之一。
不過,8月4日,美國國家航空航天局更新了這一信息——2014MU69形狀非常富有想象力,它像是一顆極扁的橢球,還有可能是由兩部分緊挨在一起構成。它的長度不超過30公裏,如果它真是一個雙星天體,那麼其每個構成部分的直徑大約為15到20公裏。
這些新信息,就來自7月17日南半球天空上那關鍵的一眨眼,也就是"掩星現象"。
一場"曲線救國"的觀測
6月3日、7月10日和7月17日,2014MU69分別掩食了三顆更亮的恒星。
苟利軍解釋,當小行星、背後的恒星和地麵上人的視線剛好在一條直線時,小行星就在視覺上擋住了恒星。因為小行星在高速運動,所以會形成掩食帶,在掩食帶上的人,可以在不同時刻相繼看到掩星。
其實,日食就是人們更為熟悉的一種掩星現象。2014MU69的掩食帶,就是2014MU69投在地球上的影子。
這是一場"曲線救國"。本尊看不清,看影子總可以吧!
"新視野"團隊幾十名科學家帶著望遠鏡去往南半球,在這三次掩食的掩食帶裏守候。第二次掩食比較特殊,掩食帶基本不在陸地上,團隊於是幹脆放了架飛機上天。那就是高空望遠鏡索菲亞(SOFIA),它搭載在一架經過改裝的波音747上。
研究小行星的香港大學博士後張曉佳表示,如果觀測者精確記錄下恒星消失與重新出現的時間,再加上人們已經知道小行星的運行速度,就能知道小行星在這個背景星路徑上的長度。
這一次,"新視野"團隊的科學家就是兵分多路,在2014MU69影子可能經過的區域,每隔一段距離就擺上一台望遠鏡,排成"柵欄"攔截影子。當小行星擋住被掩食恒星,恒星亮度會降低,當把一係列不同觀測點的背景恒星亮度曲線連起來,小行星的形狀就能顯現。
然而,6月3日的"攔截"計劃失敗。"新視野"團隊在南非和阿根廷布下了22台40厘米口徑便攜式望遠鏡,但沒有一台觀測到了掩星現象。
"小行星比較小,掩食現象發生的時間非常短。所以,團隊需要非常精確地知道掩食發生的時間和區域,這很有挑戰性。"苟利軍說。"新視野"團隊用哈勃望遠鏡和蓋亞衛星數據來計算2014 MU69的投影區域,但也隻能是個估算。
7月17日,第三次掩食。團隊將望遠鏡布得更加緊湊。這是他們最後的機會。
寒風凜冽中,五台望遠鏡成功拍下那迷人的眨眼。
"準備了六個月,用了三台探測器、24台便攜式地麵望遠鏡,還動用了高空望遠鏡,這簡直是人類太空史上最富挑戰性的掩星觀測。""新視野"號首席科學家阿蘭·斯特恩說。
2019年1月1日,"新視野"號就要去2014MU69串門了。
更多的數據還在進一步分析當中。"新視野"號科學團隊要盡可能弄清楚它周圍的環境,比如有沒有碎片,帶不帶光環,會不會對"新視野"號造成危險。
飛掠2014MU69意義重大。它在太陽光罕至之處,藏著太陽係誕生之初的秘密。這些信息,在地球上,人類永遠無法獲知。
中國相機的"捕捉"
8月4日,NASA關於2014MU69的消息剛公布不久,天文愛好者、QHYCCD天文相機的創始人邱虹雲就看到了。
他密切關注著這次掩星觀測,還扒拉出了此次觀測團隊部分成員的推特和博客。身不能至,心向往之。邱虹雲的參與感來得順理成章——"新視野"團隊此次掩星觀測所使用的成像終端,就是他研製的產品。
掩星觀測,時間基準的準確性直接影響測量精度。而觀測這樣短暫的掩星現象,時間控製必須更加精準。
"他們用的成像相機是我做的一個特殊版本。"邱虹雲說,"它能精確記錄一張照片開始曝光和結束曝光的時間。"
被"新視野"團隊相中的是一款高速高精度時域成像相機。它最為特殊之處,是內置了一個GPS模塊,讓相機借用GPS衛星上的高精度原子鍾。因此,即使兩個相機在地球上相隔千裏,也能實現在同一微秒的同步觀測拍攝。
"GPS模塊會輸出一個時鍾信號,作為指揮相機電路工作的時鍾,比如我們設置12點拍照,電路根據這個時鍾來決定什麼時候驅動芯片,芯片就在此刻開始曝光。"邱虹雲解釋說。
其實,2015年研製這款相機時,邱虹雲心中並沒有一個明確的"買家形象",隻是篤定高精度時間對天文觀測有用。今年3月,他收到了一份22台相機的訂單。直到4月掩星觀測計劃即將付諸實施,邱虹雲才從社交網絡上得知,當初這單子的背後買主,正是美國國家航空航天局"新視野"團隊。
邱虹雲也成了觀測項目的"迷弟",項目的每一個動向、每一個進展,都跟自己產生了奇妙的聯係。
"國內也有天文愛好者在觀測掩星。"邱虹雲說,掩星現象比較普遍,也有專門的軟件和網站對掩星發生的時間和地點進行計算。一般來說,掩星觀測不需要大型昂貴設備,普通天文愛好者也能發揮作用。
他還琢磨著,或許還能"反其道而行之",在能見度高、觀測條件好的地方,擺上望遠鏡觀測陣列,通過拍到的掩星現象,去搜索那些遙遠的、未知的天體。
原標題:
"新視野"號下一個"約會對象"長啥樣
飛過冥王星之後,"新視野"號為何要去約會它 …飛過冥王星之後,"新視野"號為何要去約會它7月17日,午夜剛過。遙遠的天際,一顆恒星突然眨了一眨眼。暗下,又亮起。布在阿根廷境內24台望遠鏡中的5台,捉住了這一刻。那不過是一 …
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