文/葉人豪 毛益明 孫永康 鄒乾一（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)） 圖/2022級(jí)雁棲湖天文臺(tái)觀測(cè)小組

2022年10月6日，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)科大”）天文與空間科學(xué)學(xué)院碩士研究生毛益明、葉人豪、鄒乾一、孫永康和沈越月，使用國(guó)科大雁棲湖校區(qū)的70cm口徑望遠(yuǎn)鏡——Planewave CDK700，在晚上10點(diǎn)至11點(diǎn)期間觀測(cè)到了海衛(wèi)一掩星現(xiàn)象，并用Andor iKon-L DZ936相機(jī)進(jìn)行了不間斷地拍攝記錄。本次觀測(cè)是海衛(wèi)一國(guó)際聯(lián)測(cè)的重要部分，且觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于研究海衛(wèi)一的大小、形狀，特別是它稀薄的大氣組成，具有關(guān)鍵作用。

什么是掩星？

一顆恒星可以自主地發(fā)出光芒，此時(shí)如果一顆小而暗弱的小行星或行星的衛(wèi)星運(yùn)行到我們地球與那顆恒星連線(xiàn)上的位置，恒星發(fā)出的光線(xiàn)就會(huì)部分或完全被遮蔽，所以在地球上的觀察者就會(huì)發(fā)現(xiàn)恒星“不見(jiàn)”了。

在天文學(xué)中，如果離我們較近的天體A在天空運(yùn)行時(shí)恰巧遮擋住了背景上另一顆恒星B，我們稱(chēng)為A發(fā)生了掩星。

掩星是較為常見(jiàn)的天文現(xiàn)象，但是行星的衛(wèi)星掩星較為罕見(jiàn)。本次掩星發(fā)生在2022年10月6日（北京時(shí)間22:39:37+-00:00:27，掩星中間時(shí)刻），上一次海衛(wèi)一掩星發(fā)生在2017年10月5日，而下一次海衛(wèi)一掩星需要等到2029年1月，但這一時(shí)間中國(guó)地區(qū)處于白天無(wú)法觀測(cè)。

自人類(lèi)邁入太空以來(lái)，海衛(wèi)一僅在1989年被旅行者二號(hào)探測(cè)器造訪過(guò)。旅行者二號(hào)拍攝了海衛(wèi)一約1/3的地區(qū)，揭示了衛(wèi)星表面的低溫火山向空中噴發(fā)液氮從而形成海衛(wèi)一稀薄的大氣這一現(xiàn)象。我們目前所知道的關(guān)于海衛(wèi)一的大部分信息，都來(lái)自于這次歷史性的飛行，它仍然有無(wú)數(shù)謎團(tuán)等著我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

如何觀測(cè)掩星現(xiàn)象？

本次掩星現(xiàn)象，是海王星的衛(wèi)星——海衛(wèi)一（崔頓，Triton）“掩住”恒星 TYC 5254-00839-1。海衛(wèi)一的視星等為13.4等，被掩恒星的視星等約為12等，被掩恒星要比海衛(wèi)一看起來(lái)亮3.6倍。

在天文觀測(cè)中，較大口徑的望遠(yuǎn)鏡可以收集到更多的光線(xiàn)，看到更暗的天體，提升觀測(cè)效率。

幸運(yùn)的是，北京正在本次掩星現(xiàn)象的“中心閃”觀測(cè)位置?！爸行拈W”是指恒星發(fā)出的光聚焦在前面的海衛(wèi)一大氣層上，從而形成光學(xué)透鏡效應(yīng)。這是很難得的觀測(cè)機(jī)會(huì)，通過(guò)分析觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以讓科研人員獲得關(guān)于海衛(wèi)一的大小、形狀，特別是它的稀薄大氣組成信息。

海衛(wèi)一掩星時(shí)的光變曲線(xiàn)

“肉眼可以看到掩星現(xiàn)象嗎？”

這次海衛(wèi)一掩星的現(xiàn)象是無(wú)法用肉眼看見(jiàn)的，只有像月球掩其他較亮的恒星、星團(tuán)才有機(jī)會(huì)不借助任何望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到。如果借助望遠(yuǎn)鏡，我們則有機(jī)會(huì)看到一些較亮和較大光變的掩星現(xiàn)象。

我們是9人的觀測(cè)團(tuán)隊(duì)，在本次觀測(cè)雖然不是全員上陣，但參與觀測(cè)的5人分工明確，其中鄒乾一、孫永康、沈越月負(fù)責(zé)觀測(cè)計(jì)劃的制定，毛益明和我負(fù)責(zé)設(shè)備的調(diào)試和拍攝，共同保證了觀測(cè)的有效性。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析后，我們和國(guó)內(nèi)天文愛(ài)好者及國(guó)際天文學(xué)者進(jìn)行了交流，得到了可用于科學(xué)研究的海衛(wèi)一掩星光變曲線(xiàn)。

國(guó)科大天文臺(tái)是怎樣的存在？

國(guó)科大雁棲湖天文臺(tái)位于雁棲湖校區(qū)西區(qū)的山腳下，主要包含兩臺(tái)“大型”天文觀測(cè)設(shè)備，其中一臺(tái)是2018年建設(shè)并投入使用的4.5米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。該設(shè)備在第二屆全國(guó)大學(xué)生天文創(chuàng)新作品競(jìng)賽中獲科技類(lèi)一等獎(jiǎng)。

在這口“射電大鍋”的旁邊，還有一個(gè)“其貌不揚(yáng)”的圓頂形建筑物，里面放置的便是另一臺(tái)觀測(cè)利器——Planewave CDK700反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。它具備深空攝影、行星攝影、近地衛(wèi)星攝影和天文測(cè)光等多種能力。

使用Planewave CDK700反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行海衛(wèi)一掩星觀測(cè)，是國(guó)科大雁棲湖天文臺(tái)自2022年1月完成初步調(diào)試、順利拍攝初光影像后，第一次成功的國(guó)際合作。目前這一成果已經(jīng)被著名網(wǎng)站Space Weather報(bào)道。

天文，由于其特殊性，是最容易產(chǎn)生國(guó)際合作的學(xué)科之一。有了一就會(huì)有二、三以至更多，今后會(huì)有更多機(jī)會(huì)和國(guó)際同好一起共同利用好觀測(cè)資源與觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)CDK 700創(chuàng)造更大的科研價(jià)值。

如何預(yù)約使用天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡？

雁棲湖天文臺(tái)主要由我們觀測(cè)小組負(fù)責(zé)日常維護(hù)、數(shù)據(jù)管道完善和自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在天文臺(tái)已經(jīng)可以對(duì)“熱木星”型太陽(yáng)系外行星、掩星、激變變星等天體和天象進(jìn)行觀測(cè)和記錄。雁棲湖天文臺(tái)也面向全校同學(xué)提供使用設(shè)備的機(jī)會(huì)，只要大家的觀測(cè)申請(qǐng)具有一定的科學(xué)、科普價(jià)值，天氣合適，且設(shè)備正常的情況下，我們都可以幫助申請(qǐng)人調(diào)試望遠(yuǎn)鏡，使他們進(jìn)行觀測(cè)。