深夜的圣山——基特峰天文观测录

由:rerongzuan 发布于:2018-10-25 分类:军事历史 阅读:298 评论:0

“无论我看了多少次银河,仍止不住被它的美丽所震撼。"

壮丽的银河。图片来源:Pixabay

记得第一次进行天文观测,是2009年3月。那时我只是一个天文爱好者,在工作之余,去哥伦比亚大学旁听一节天文观测课。学期进行到一半,老师Joe Patterson决定带全班去亚利桑那州的基特峰MDM观测台。那次经历于我而言,就像小学第一次春游一样兴奋。

基特峰天文台。图片来源:University of Arizona

圣山上的天文台

基特峰于1960年代建立,是北美最重要的天文观测基地之一,有大大小小20多座望远镜。在选址的时候,基特峰因为地处沙漠,天气干燥,周围人烟稀少,灯光污染轻而胜出。但基特峰地处印第安原住民Tohono O'odham保留区,受到特殊保护。

由于基特峰是当地的圣山,印第安居民在最开始拒绝了天文学家建造望远镜的请求。然而他们对星空有自己的独特感情——星星经常出现在日常装饰和神话传说中。为了说服他们,天文学者们请部落成员来到亚利桑那大学Steward天文台的望远镜前。在亲眼观看了望远镜中的壮丽星空后,部落首领们为之动容,对天文家们点了头。

1958年3月5号,Schuk Toak区成员和美国大学天文研究协会AURA代表签订基特峰租约。图片来源:KPNO

初遇观测台

MDM观测台(名字来源于Michigan-Dartmougth-MIT三个投资学校/机构的首字母缩写)位于基特峰顶往下2英里外的次峰上,由两个中小型望远镜组成——一台1.3米和一台2.4米口径的光学望远镜。在白天的时候,MDM有两位驻站人员维护设备,准备夜间观测的仪器。但一到晚上,就只剩观测者自己负责一切了。

我带齐了各种装备,和其他同学们一路欢笑着一起来到MDM观测台。第一晚在控制室里,我特地喝了一大杯咖啡不让自己睡着。看着各种屏幕和仪器,我异常亢奋,缠住助教学姐,一位当时的博士生,告诉我每台屏幕都是做什么的——

一台是命令框,向望远镜发射定位,告诉它目标在哪里、开始观测、停止观测;

一台是天空跟踪,专门锁定一颗恒星,随着地球的转动,相应地调整望远镜角度;

一台的影像来自安置在望远镜内部的辅助相机,对着CCD监控正在观测的目标;

一台是数据处理机器,方便在观测完一次数据后,迅速检查数据质量,以决定是否需要继续观测;

MDM观测台。图片来源:Dartmouth College

还有一台持续监控天气。观测台有一个小型天气监控站,时刻传进来当下的风速、湿度、温度。如果有下雨迹象就要马上关闭望远镜。

因为当时有许多同学参与,每个人实际操作的机会有限。我等了许久终于得到许可。坐在操控椅上,那时的激动心情不亚于驾驶太空飞船。

正式入驻观测台

之后不久,我辞去了工作,开始在哥伦比亚大学全职学天体物理。我的第一位导师是Jules Halpern教授,是当时MDM观测台的主管。他每两三个月就要上山一次。我也跟着开始频繁上山观测,每年要去几趟亚利桑那。

我们一般在周五下课后从系楼下坐上M60号巴士去LGA机场。到图桑的时候已经半夜了,我们取了租车,先奔超市买好一周需要的粮食,然后开两个小时上山。到基德峰脚下,铁门关了一半,一般会挂着标志:基特峰已关闭,不得入内(用来警示游客的)。我们会绕过铁门,开进去。

一进山,为了不影响正在观测的望远镜,我们需要关闭汽车大灯,在盘山公路上用微弱的小灯缓慢地开上九英里。海拔逐渐变高,耳膜开始鼓胀,到达海拔两千米的观测台时已经是后半夜。前一晚的观测员正在工作,我们走进控制室和他们打个招呼,再去厨房把鸡蛋、牛奶、蔬菜放进冰箱。

我经常用的2.4米望远镜,控制室和宿舍、厨房连成一体。这让夜间观测更加方便,可以在观测空隙去厨房泡杯茶。宿舍里最重要的设施是窗上的黑色遮光板,因为观测员要白天睡觉,所以严密的遮光板必不可少。

控制室。图片来源:刘佳

几次观测后我发现,除了牙刷无需带任何日用品来。上山观测的人总会带上牙膏、香皂、洗发精,但下山了又总忘记带走,于是观测台堆满了过剩的日用品、意大利面和罐装食品。

但是唯一问题是观测台里没有吹风机。我只能在下午睡醒后洗头,然后出去坐在太阳下面晒干(大概因为上山观测的女孩子少,所以对吹风机没有强烈需求)。我后来捐了一台吹风机给MDM,希望以后来观测的女孩子不用总像我一样,洗完头要在外面的大石头上晒鱼干。

目标——活动星核!

去观测的次数多了,以前觉得复杂繁琐的观测程序,后来变成刷牙洗脸一样习以为常。

每天傍晚日落前半小时,我打开望远镜的穹顶盖,再把仪器加满液态氮,以整晚保证相机内部的低温。在正式观测开始前,我有一点点时间,便走去外面站在一块大石头上看日落,看太阳把远处的云层烧得通红,再一点一点沉进地平线。

余晖下的MDM观测台2.4米望远镜。图片来源:刘佳

从日落完毕到天空全黑的这段暮光时间,我回到控制室,把望远镜罩、仪器、电脑打开。在天完全黑前的十几分钟,需要迅速地拍一些纯天空的图像,用来辅助分析数据。

天完全黑后,观测就开始了。我的观测目标是遥远的活动星系核(AGN)。每次成像在30分钟到1个半小时不等,只花几分钟移动望远镜方向,剩下的时间就是漫长的等待。我在等待的时间里努力做些其他的事情,比如写学校的作业,或者读一些论文。

活动星核。图片来源:ESA/Hubble丨Wikimedia Commons

我那时不会编程,许多作业都写不了,于是就央求(反正也是坐在隔壁打瞌睡的)Jules教我。最开始学习的是Bash语言,后来观测到的数据多了,他开始教我用IRAF软件分析数据。控制室里,我有次发现了CD机旁不知道谁留在那里的巴赫《Well Tempered Clavier》。我在观测的夜晚循环播放,后来变成了我写代码最习惯用的背景音乐。

观测记录。图片来源:刘佳

现在,我大部分工作时间在写代码模拟宇宙,即使日常生活中的小事,报税、转换汇率、计算游戏赢率,我的直觉反应也总是写一个小程序。但那时,许多基本命令比如换文件夹的cd、移动和删除文件的mv和rm,我都不熟要看笔记。编程对那时的我来说无比复杂,现在回想起来觉得恍如隔世。

夏天的夜晚较短,六个小时就过去了。冬天则非常漫长,九~十个小时连续工作。加上刚从纽约过来有时差,我经常刚过半夜就开始打瞌睡。为了不睡着,我会出去控制室吹一下风(虽说在荒野的山上观测,其实大部分时间都是在控制室里,看不到星空)。拉开两扇门就是外面。整个宇宙都是黑的,只有偶尔移动的望远镜发出的机械声。

无论我看了多少次银河,仍止不住被它的美丽所震撼。即使白天气温可达三 四十度,夜晚的沙漠可以冷到要穿羽绒服。在外面呆不了多久,我就会打个冷颤,整个人顿时清醒,回去继续观测,直到第二天早晨。

当“天公不作美”

坏天气也经常毫无预兆地发生。有一次白天还是一片晴空,晚上居然忽然下起了雪。别说观测了,穹顶盖被冻住,打都打不开。这个时候我就只能百无聊赖地在客厅里呆着。不敢睡去,因为怕后半夜天气好转,错过了观测的好时机。来一趟亚利桑那毕竟不容易。

我开始翻看站里的历史资料,有几十年前观测的图像,那时一切还没有数据化,所有的图像都用胶片拍,然后被放大复印在透明幻灯片上。要量两个星系之间的距离只有用尺子。

有时我也会用客厅的老式录影机在躺椅上看电影,并时不时出去一会儿看天气有没有好转。电影看完,就没有其他娱乐活动了。我就会开始收拾冰箱,把藏在深处的过期罐头清理掉,然后又把桌子、水池都擦一遍(在家的时候,我从来都没有心情这么细致地做一件这么没用的事情)。

有时候心血来潮,我们会开车去其他望远镜串门。山上最显眼的望远镜是Mayall 4米望远镜(4米口径在几十年前是破纪录的,但到现在也只是中等偏小的望远镜)。它显眼不是因为望远镜大,而是因为整个楼建的非常雄伟,有好几层楼高。过去大家对望远镜不了解,以为建得离地面高可以避免地面温度影响, 后来发现其实这个没什么用。但高楼已经建了,也不能拆了,就有人在里面的空房间里放了乒乓球台,丰富一下观测员的业余生活。

从MDM遥望山顶云雾中的Mayall 4米望远镜。图片来源:刘佳

尾声

平常的我住在嘈杂的城市里,大部分时间被生活的琐碎淹没。在基特峰观测时,周围的噪音全部褪去,我得以像古人一样敬畏地仰望星空。在此时,天体物理不再是单纯的理性推导和分析。在深夜的圣山之顶,我的感官也同时被颠覆着,看到渺小的自己溶入了时间和空间中。

我后来转方向做宇宙学模拟,只需带上电脑就可以在办公室或者咖啡馆完成所有工作。许久没有去基特峰观测,偶尔会想念在山上悠闲缓慢的时光——坐在昏暗的控制室里等待数据,漫漫长夜,感到时间一秒一秒地流过去。那时也许总是在和困意做斗争,而现在回想起来,就只记得最浪漫的那部分了。 (编辑:Yuki)



作者:刘佳
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来源:果壳
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