科普丨《最后的观星人》：天文学家们是怎么观星的？聆听他们的成长与日常！

天文学家们是怎么观星的？聆听他们的成长与日常！

精华笔记 

本书作者艾米莉·莱维斯克，是华盛顿大学天文学教授，主要研究的是大质量恒星。这本《最后的观星人》是带有一定自传性质的科普书，主要内容是作者通过自身经历，向读者讲述天文学家是怎样的一群人，他们如何进行天文观测，以及他们要面对哪些困难。

一、天文学家的成长与日常

艾米莉自小就立志要当天文学家。她父母对天文学有着浓厚兴趣。1986年，在对哈雷彗星的观测中，年仅两岁艾米莉就被望远镜中的星空所深深吸引。长大之后，艾米莉在麻省理工学院、夏威夷大学等知名学府求学，并最终成长为一名天文学者。

天文学家的日常工作主要是跟天文台和望远镜打交道。要想获得天文设备的使用权限，天文学家们需要提交研究计划，以申请宝贵的观测时间。申请通过后，他们则要长途跋涉前往天文台，并祈求天气良好。

如果观测可以正常开展，那么天文学家需要制定一个观测计划表，并寻找一位专业的操作员进行配合。这位操作员掌握着望远镜的控制权，负责操作望远镜、调控镜面和各种仪器。操作员会在天空中寻找目标，进行曝光拍摄。当第一个目标拍摄完成后，操作员会按计划表，拍摄下一个目标，如此逐步完成全部观测。

观测结束后，还需要进行数据处理。天文观测会得到“成像”数据和“光谱”数据 。成像是望远镜拍下来的夜空图像，可以帮助人们获知各类星系的形状或者天体的亮度等信息。光谱数据是一些细线，从中能分析出天体的化学组成，因为不同的元素所对应的细线会出现在光谱的不同位置。这些得到的观测数据中，会有很多噪音信号，因此需要投入大量时间和精力来对结果进行处理和分析。

二、典型天文观测设备

为了获得更多的天文信息，需要使用各种先进的观测技术。艾米莉曾经使用或参观过的三类大型观测设备，分别是光学望远镜、射电望远镜和引力波探测器。

天文台中最常见的设备就是光学望远镜，其最核心能力是集光力。集光力直接跟望远镜镜片的口径有关。艾米莉最重要的科研成果就是在光学望远镜上完成的。她的主要研究对象叫“索恩-祖特阔夫天体（TZO）”。TZO十分特别，其外壳是红超巨星，但在其内部则藏着一颗中子星。TZO的概念早在1975年就被提出，但人们一直没有找到真正的TZO。

为了寻找TZO，2011年9月，艾米莉申请到智利拉斯坎帕纳斯天文台的观测时间。直到观测开始的前一天，她还在对观测计划进行调整。在观测过程中，艾米莉注意到一个临时加进来的目标星体，在光谱中有一些不正常的信号，光谱应该是黑色间隙的区域，出现了一些白色亮点。

这次观测结束后，艾米莉花了一年多的时间处理数据，而她当时注意到的那个奇怪星体中，锂、铷、钼等元素的含量远远高于其他恒星，正好契合了理论中TZO的特征。于是，这颗名叫HV2112的恒星，成为了有史以来最有希望的TZO候选者。

除了光学望远镜，艾米莉还使用过射电望远镜。“射电”是一种无线电信号，射电望远镜的外形如同一个白色金属网做成的超大镂空锅盖。

借由射电望远镜，天文学家们可以观测星体的磁场，寻找脉冲星，还可以探测宇宙背景辐射。2017年，8台射电望远镜相互配合，成功拍摄下了有史以来的第一张黑洞照片。艾米莉就曾经去过美国国家射电天文台，并使用这里的射电望远镜来研究红超巨星的一些奇特现象。射电望远镜在白天也能工作，而且它不怕风吹雨淋日晒，但是它在使用时容易受到周围地区的无线电信号干扰。

书里还介绍了著名的激光干涉引力波天文台。引力波天文台有两台设备，每台设备都是一个L型的巨大建筑，L的两条边，每条长度将近4千米，其外表是厚厚的混凝土，而内部则是直径1.2米的真空钢管。这两台设备相距3000公里，以排除噪音或误判的影响。引力波天文台能够探测到比质子小几千倍的微扰信号，从而帮助学者们在2016年探测到了引力波的信号。

三、天文观测会遇到的困难

天文学家们在实际观测工作中，会遇到的各种困难。这些困难可以分为三类，分别是自然因素，野生动物和人为失误。

最常见的挑战是自然因素。大风、暴雪和雷击都是对天文观测的典型威胁，更糟糕的则是山火和地震。2003年，澳大利亚堪培拉地区的火灾，烧毁了当地天文台的五架望远镜。作者本人则经历过地震的考验。还有更极端的自然灾害。在1980年，有学者在天文台观测时遭遇了大规模的火山喷发。

天文学家们还会面临来自野生动物的干扰。在天文台工作时，天文学家们会被蜘蛛、熊等动物攻击。对于望远镜本身来说，动物们也会带来很多麻烦。比如，美国加州的一台望远镜因为蛇爬上了电线而造成了数据丢失。再有，射电望远镜就特别害怕小鸟。因为鸟粪落在天线上会干扰信号。为了驱赶鸟类，天文台使用了添加保护罩、声波驱逐等方法。

人为因素也会对天文观测产生重大影响。在使用望远镜时，出现操作失误是家常便饭。此外，也有一些更严重的事故。1970年，有人开枪射击了美国麦克唐纳天文台107英寸的望远镜。好在子弹只在镜头上留下了小孔，望远镜的集光能力只损失了百分之一左右。1988年，美国绿岸天文台，一台300英尺口径的射电望远镜，因为支撑结构中一个部件失效而瞬间崩塌。所以，对于大型天文设备，任何一点小的失误都可能造成无法弥补的损失。

面对各种困难，天文学家们尽力寻找应对之策。近些年来，人类取得了越来越多天文学突破，这些都离不开先进设备的创新和天文学家们的付出。

书名：《最后的观星人》

作者：[美] 艾米莉·莱维斯克

撰稿人：圆的方块（理工科博士，科普作家）

编辑：阿柑

主播：路琨

制作：匀绮工作室

监制&运营：郑涵

总编辑：左宓