郭守敬望远镜

　　今天要介紹的是一座由我国自主设计研制的大型望远镜，建成于2008年，它位于河北省兴隆县的燕山之中，距离北京只有一百千米左右。

　　说起这座望远镜，“三绝”不得不提——

　　第一绝：名字长

　　它的中文名字叫作

　　大天面积多目标光纤光谱天文望远镜，英文名更长，叫

　　Large Skg Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope.

　　长到当哈勃同学、开普勒同学都做完三道选择题了，它还在写名字，所以它更喜欢大家叫它的首字母缩写——LAMOST，结果有好事者就据此给它取了个绰号——拉磨！

　　总是被叫绰号当然不开心，所以在它两岁那年（2010年）终于有人给它起了个大名，叫“郭守敬望远镜”，以此来纪念元代著名的天文学家郭守敬。

　　这个外观是不是很让人摸不着头脑？

　　它到底要从哪里“看”呢？

　　菌菌大胆地猜想了一下……大概是从这里看？

　　不过，虽然有了大名，但大家还是喜欢叫它的绰号——拉磨。

　　第二绝：外形怪

　　拉磨不仅名字长，长相也很独特，此乃“第二绝”。

　　我们印象中的望远镜都长这样：

　　可是这么一想不对呀！这个”镜筒”是固定不动的，天天看同一个位置，那还有啥意思！

　　其实，拉磨之所以有这样独特的外观，是缘于它那创新的结构！

　　拉磨的左边是一个圆顶.圆顶里面藏着一块反射镜.叫Ma，而最右边是一座塔，塔顶藏着另一块更大的反射镜，叫Mb。

　　然而拉磨长这样：

　　观测时，星光首先进到圆顶里，经过Ma的反射，穿过镜筒，到达主镜Mb，再经过Mb反射汇聚，成像在中间的焦面上。

　　这种设计妙在哪里呢？为了同时实现“大视场”和“大口径”，拉磨的“镜筒”长度超过了20米，Ma到Mb的距离更是达到了40米。

　　传统的施密特望远镜观测不同目标时，需要整体旋转镜筒，所以体量不能太大，否则就难以兼顾视场和口径。

　　拉磨采用了反射改正镜+卧式子午仪的组合。

　　镜筒固定不动，不仅能实现大视场，还能通过旋转Ma观测大范围目标。

　　解决完了结构性难题，拉磨还有一个“成长的烦恼”需要面对，那就是，当反射镜长得太大时，难免“树大招风“，重力、温差等因素都会使镜子变形，从而影响成像质量。

　　这就需要拉磨拿出它的又一个绝活儿——

　　第三绝：主动变

　　既然镜子会变形，那我就主动变回来。

　　人们想到，在反射镜下面接上一堆可以伸缩的装置（叫作促动器），就能主动调节镜面的形状，从而改进成像质量。

　　这种技术叫作“主动光学”技术。

　　从前，人们创造出两种可变形镜面：

　　单个薄镜面直接变形

　　拼接镜面旋转或摆动单个镜面来变形

　　而拉磨结合了两者的优势！Ma的每个六边形镜面都设置了37个促动器，Mb的每个六边形镜面都设置了3个促动器。

　　这样就能达到精确地修正反射镜误差的效果！

　　这些精准聚焦的光线来到焦平面，再经过光纤传输，最后，会变出4000个天体的光谱来。

　　那反，什么是“光谱”呢？同时拍4000条光谱很了不起吗？听说拉磨通过拍摄光谱，能够绘制银河系地图、搜寻地外行星、研究恒星物理，还能探寻宇宙大尺度结构形成演化的线索……

　　这是怎么做到的呢？接着往下看！

　　恒星是如何诞生和演化的？星系、星系团、类星体，它们长什么样？宇宙有着怎样的大尺度结构？它又是怎么变化的？这些“终极难题”从古至今一直困扰着人类。

　　过去，“权威”们曾经断言：想知道遥远的星星上有哪些物质，那是绝对不可能的！

　　直到19世纪末光谱学的诞生，终结了这句古老的断言……

　　其实在三百年前，牛顿就告诉大家：太阳光通过分光镜后，会被分解成“七色光”。

　　后來，一些人经过仔细观察，发现“七色光”之中还会出现一些“暗线”，也就是说，有一些有颜色的光不见了。

　　这些不见的光去哪儿了呢？答案是：被太阳上的物质给吸收了。

　　构成物质的原子和分子，都会吸收或者发出一些特定颜色（也就是波长）的光；各种不同元素的原子都对应着独特的一系列波长：这就是它们的光谱。

　　通过这些亮线或者暗线在光谱中的位置，我们就能像识别“指纹”一样，辨别出遥远的天体里存在哪种物质，还可以知道它们的含量（丰度）有多少。

　　不仅如此，我们还能测出恒星的表面温度，以及通过光谱的红移或蓝移研究天体的运动速度等。也就是，人类从此拥有了“隔空对话”的本领。

　　拉磨，就是这样一座“隔空对话”的桥梁。

　　当来自遥远星空的光通过主镜汇聚到焦面后，等待它的并不是直接被“拍照”，而是要穿过细细的光纤，进入下面的分光仪里，变身为光谱呈现出来。

　　可是一次拍一颗星的光谱，这散率多低呀！拉磨的拿手绝活儿就是：它可以一次拍出4000个天体的光谱！

　　拉磨的焦面并不是一块铁板.而是密密麻麻排布的4000根光纤。

　　在这4000根光纤的背后，还有默默无闻工作的8000个小电机，它们可以让光纤动起来，每根光纤都对准一颗星，一根也不浪费。

　　遥远的星光来到拉磨的身体里，穿过一条条光纤，最终来到16台光谱仪上。

　　再经过一系列复杂的处理，我们就能得到这枚星光“指纹”里包含的各种宝贵信息。

　　拉磨的成果

　　那么，拉磨到底有过哪些有趣的发现呢？菌菌在这里略举两例——

　　2014年，美国天文学家利用拉磨的光谱数据，发现了距离我们最近的一颗“超高速星”，它正在以1700000km/h的速度逃离银河系！

　　后来，中美天文学家合作，通过拉磨还抓住了数十颗可能的超高速星，这种超速行为已经被上报给交警队科学家进一步处理。

　　再比如，2019年4月，国家天文台的一个研究组，通过拉磨的光谱数据发现了一颗特别的恒星，它异常地缺少镁元素，却富含金、铕、铀等重元素。

　　比对银河系左邻右舍们的化学成分后，研究组猜测，这颗星可能来自伴星系，只是后来被我们银河系俘获，成为银河系中的一员。

　　这也就进一步暗示了银河系可能由众多伴星系汇集而成的历史。

　　拉磨运行十多年来，拍摄并发布了四千多个天区，累计收集了近千万条的光谱信息，包括恒星、星系、粪星体，还有一些未知天体。

　　讓我们一起期待拉磨在揭秘宇宙的征途上为我们带来更多有趣的发现吧！

　　这个数量已经遥遥领先国际上其他巡天项目发布的光谱数总和。

　　此外，拉磨发布的数据中，还包括一个534万组恒星的光谱参数星表，是目前世界上获取的最大恒星光谱参数星表。

　　迄今为止，拉磨还在持续进行观测和数据产出，也许，宇宙演化、星系形成的秘密就藏在这些数据里。

　　EasyNitht

　　EN菌，天文漫画科普微博EasyNight博主，菌中天文爱好者，脑洞极大，昼伏夜出，通文达艺。每天一幅手绘漫画，讲述当晚夜空看点。