世界上形形色色的“奇葩”小望远镜①

　　天文学是一个追求极限的学科。随着天文学及现代科技的不断发展，在人类不断追求看得更远更暗的极致需求下，天文学领域已迎来望远镜口径越建越大的时代。但小口径望远镜因其“小身材、大能量”的较高性价比，通过独具匠心的设计，在某些具有特色的研究领域仍备受青睐。今天我们先来认识两台让在伽玛射线暴、超新星等前沿科学领域大有作为的“奇葩”小望远镜。

　　1、地基广角相机阵（GWAC）：36台口径18厘米的宽视场望远镜

　　地基广角相机阵（Ground Wide Angle Cameras，简称GWAC）是中法合作天文卫星SVOM（Space-based multiband astronomical Variable Objects Monitor）的地基观测设备。SVOM卫星的主要科学目标是伽玛射线暴（Gamma-Rays Burst，GRB）研究。GRB是仅次于宇宙大爆炸的最为高能天体物理现象，由大质量恒星（超过20倍太阳质量）的死亡爆炸或致密双星（如中子星或黑洞）并合产生。

　　GRB与SVOM卫星艺术图（Wei et al. 2016）

　　SVOM卫星预计2021年发射，配套的地基观测设备包括地基后随观测望远镜（Ground Follow-up Telescopes，GFTs）和GWAC。其中，GFTs包含两台自动化望远镜，一台由法方提供（位于墨西哥，口径1.3米，观测波段覆盖光学和近红外波段，即0.4－1.8μm），一台由中方提供（位于中国，口径1.0米，观测波段覆盖0.4－0.95μm）。在接收到SVOM卫星观测到的GRB预警（Alert）信号后，GFTs可在4分钟之内快速准确地定位出GRB的位置（定位精度为1角秒），对GRB进行多波段测光，并给出测光红移。

　　SVOM卫星及其地基观测设备（Wei et al. 2016）

　　作为SVOM卫星的另一个重要地基观测设备，GWAC则全由中方提供，包含36台有效口径为18厘米、焦距22厘米的宽视场望远镜，单个视场为150平方度，综合视场达到约5000平方度，V波段极限星等约为16.0星等，观测波段覆盖0.5－0.85μm。

　　GWAC（韩旭辉摄）

　　GWAC指向SVOM卫星上的天基广角硬X射线相机ECLAIRs（覆盖波段4-250KeV）观测的天区，可实现在光学波段与SVOM天基设备同步探测GRB的多波段辐射特性。传统的小望远镜视场小（几角分到几十角分）且转动速度慢，很难观测到GRB的瞬时光学辐射。而由36台18厘米的小望远镜组成的GWAC，则因其大视场（5000平方度）、高时间分辨率（短于15秒）等优点，在GRB瞬时光学辐射探测研究方面意义非凡。

　　2、全天自动超新星巡天项目（ASAS-SN）：24台口径14厘米的望远镜

　　全天自动超新星巡天项目（All-Sky Automated Survey for Supernovae，简称ASAS-SN）是由美国俄亥俄州立大学牵头的国际合作项目，由遍布全球（美国夏威夷州、智利、美国德克萨斯州、南非、中国）的6个望远镜节点系统（有2个节点系统位于智利）组成。其中每个望远镜节点系统包含4台口径14厘米的小望远镜。6个遍布全球的望远镜节点系统，使得ASAS-SN共包含24台14厘米的望远镜，在不超过一个观测夜里就可以对整个可观测天空（约3万平方度）扫描一遍，g波段极限星等约为18.5星等。

　　位于美国夏威夷的ASAS-SN望远镜（图片来源：http://www.ifa.hawaii.edu/info/press-releases/ASASSN_IceCube/ASAS_SN_telescope.jpg）

　　ASAS-SN是历史上首个持续不断地监测整个天空从而搜寻光学瞬变源的项目。ASAS-SN项目始于2014年5月，通过对全天进行高频的扫描，搜寻亮的包括超新星在内的瞬变源。截至2019年6月，ASAS-SN已累计发现1000颗超新星！超新星是宇宙中大质量的恒星（超过8倍太阳质量）在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸过程，亦或白矮星从伴星吸积超过1.4倍太阳质量后的爆炸过程（这种类型的超新星称为Ia型超新星，是宇宙学尺度上的距离指示器）。如果能在在爆炸的瞬间捕获它们，发现更多的超新星，对我们深入了解这类天体、研究恒星演化甚至宇宙学都是非常重要的。

　　超新星艺术图（图片来源：http://www.astronomy.com/sitefiles/resources/image.aspx?item={037E1BB1-7E76-4BF2-AAF4-C3140F775C0F}）

　　相较于口径8.4米的LSST （Large Synoptic Survey Telescope），ASAS-SN可被类比为它的mini版。LSST位于南半球，主要观测南天约18000平方度内的暗弱天体（r波段极限星等为24.5），但无法观测比较亮的天体，因为会造成CCD相机饱和。而ASAS-SN因分布于南北半球且口径较小，能实现对全天的比较亮的天体的高频观测，与LSST及其他时域项目实现很好的互补。另外，ASAS-SN发现的亮的瞬变源，也比较容易用中等口径望远镜进行后续深入观测，因此有着独特的价值。

　　参考文献：

　　[1] Wei J., Cordier B. et al., The Deep and Transient Universe in the SVOM Era: New Challenges and Opportunities - Scientific prospects of the SVOM mission, 2016arXiv161006892W;

　　[2] http://www.gwac.top/

　　[3] https://svom.cnes.fr/en/SVOM/GP_segment_sol.htm

　　[4] http://www.astronomy.ohio-state.edu/~assassin/index.shtml

　　[5] Kochanek C. S., Shappee B. J. et al., The All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) Light Curve Server v1.0, 2017, PASP, 129, 104502

　　[6] https://www.dragonflytelescope.org/

　　[7] https://tess.mit.edu/

　　[8] https://exoplanets.nasa.gov/tess/

　　作者：任娟娟，系国家天文台副研究员。主要从事恒星物理研究；王汇娟，系国家天文台星云计划研究员。主要从事恒星物理研究。