天文學家眼中的星之“觀星指南”
自從開始做天文研究，就有很多人好奇地來問我，你是怎麼看星星的？其實還能咋看，搬個小板凳坐那看唄……
爲了生動地回答這個問題，接下來就說說天文工作者眼中的星空。
怎麼看？
圖1.電視劇《人民的名義》畫面（圖源：網絡）
提到天文學家看星星，許多人就會想到上面這個場景。但對於專業天文人員來說，上面這個做法早就不用了。
自從人類發明了照相底片，照相天文學就取代了肉眼觀測；CCD發明之後，很快就徹底取代了照相底片。而且科研級別的主流天文觀測也已經擯棄折射式望遠鏡多年了，現在大部分採用反射式望遠鏡。
名詞解釋：CCD Charge-coupled Device，中文全名“電荷耦合器件”。這個名字實在不好理解。不過不要緊，大家玩的相機（包括手機的相機），鏡頭後面的焦點位置上，就是這個東西，或它的兄弟版本CMOS。簡單理解成電子膠捲就好。
當然了，早期的天文學家還是用人眼去觀測並記錄的，比如下圖中威廉·赫歇爾製造的望遠鏡。
圖2：威廉·赫歇爾的望遠鏡示意圖（圖源：網絡）
圖3是新疆天文臺南山觀測站的一米望遠鏡，是很常見的一臺地平式反射望遠鏡。地平式是說這臺望遠鏡的轉動軸的安裝方式。圖中藍色支架後面的黑色部分，它的內部是主鏡面（這個角度看不到主鏡，而且主鏡在鏡蓋的保護之下）。主鏡面把星光聚焦到圖中左側支架頂端的主焦點上。然後主焦點的設備（其實也就是CCD）就記錄下了星光的信號。
圖3：新疆天文臺南山觀測站一米望遠鏡（圖源：鄭捷）
順便說一句，這張照片中的最左邊有根管子，這是正在對望遠鏡進行維護的場景，不是正常觀測中的情形。
天文學家在哪看？
望遠鏡被安裝在樓上的圓頂裏，而我們則在樓下的控制室進行操控，圖4就是控制室的樣子。看起來好像很多屏幕，其實並沒有那麼多計算機，因爲有些計算機需要多個屏幕共同工作。算起來也就四五臺計算機吧。
圖4：新疆天文臺南山觀測站一米望遠鏡觀測室內景（圖源：鄭捷）
爲什麼需要那麼多屏幕呢？因爲我們在工作的時候需要同時監控很多信息，例如一臺計算機控制望遠鏡的指向，以及望遠鏡的觀測計劃，一臺計算機控制望遠鏡數據的採集，還要負責顯示採集到的圖像數據。此外還有一大堆的雜事，例如監控天氣狀態，填寫觀測日誌，數據質量監控，數據傳輸和備份……
可能有人說，這麼多事情，爲啥不做多窗口呢？兩個方面的原因，一方面我們不能讓每臺計算機工作負荷太重，都是實時系統，萬一哪臺機子太忙碌，整個系統都會出問題的。其次呢，這些信息都是我們必須監控的，甚至窗口都不宜重疊，必須讓我們在操作時一眼就能看到，所以就只能這麼多了。
那麼一個人能同時看這麼多東西嗎？答案是能的。對於新手來說，手忙腳亂是難免的，因爲除了看一大堆東西，還要操作一大堆東西，但是熟練了之後其實沒那麼可怕。因爲很多關鍵信息都知道在哪裏，掃一眼就知道是否正常。現在設備的自動化程度都非常高，出現異常都會給出提示，所以沒那麼恐怖。
全波段和多信使天文學
事實上前面提到的只是光學望遠鏡！
天文觀測從400多年前伽利略把望遠鏡指向天空開始，進入瞭望遠鏡時代，之後波段逐漸擴展到射電望遠鏡等，再然後飛快地進入了全電磁波段時代。
圖5：中國科學院新疆天文臺南山觀測站26米射電望遠鏡，遠處爲原25米射電望遠鏡天線。這是反射式射電望遠鏡，是日常所見典型的“大鍋”（圖源：鄭捷）
圖6：500米口徑球面射電望遠鏡（FAST，又名中國天眼），這是一臺舉世矚目的射電望遠鏡（圖源：國家天文臺）
隨着中微子天文學和引力波天文學在近年的出現和發展，天文學已經進入了多信使時代。近年來，隨着人類將一臺臺空間望遠鏡送入太空，現在的觀測設備是空間、地基兩開花。
雖然不同的觀測方式使用的設備差異非常大，但是出於傳統習慣，我們仍都稱它們爲望遠鏡，儘管早已不是“鏡子”了。比如下面這張圖，你能猜出這是啥？這是1932年央斯基的“旋轉木馬”天線，也是人類第一臺射電天文望遠鏡。
圖7：人類第一臺射電望遠鏡（圖源：網絡）
作者簡介：鄭捷，別名小林，理學博士，中國科學院國家天文臺助理研究員，興隆觀測基地駐站天文學家，主要從事多波段恆星測光巡天觀測和數據處理，以及天文軟件研發工作。
[ 責編：趙宇豪 ]
