先行台站在高山上形成
2009年,东京大学阿塔卡马天文台计划在智利北部查南托山顶建立的早期观测设施投入使用。这套设施以口径一米的 miniTAO 望远镜为中心,海拔约5640米,配有圆顶和操作、储物、发电用的集装箱。3月,望远镜接上用于工程测试的可见光相机,完成工程首光;红外科学观测则由随后装上的专用仪器逐步展开。
东京大学天文学教育研究中心推动这一计划,吉井让(Yuzuru Yoshii)等研究者与智利大学同行参与项目研究。miniTAO 是拟建6.5米望远镜的先行设施,既进行自己的天文观测,也检验山顶环境和高海拔运行方式。2010年的项目论文仍把6.5米镜列为设计中的后续工程。
选择干燥的南方天空
查南托山位于阿塔卡马地区的高原之上。选址的重要理由是稀薄、干燥的大气:水汽会吸收许多波段的红外光,较少的水汽让部分原本难以从地面观测的光线透过。南半球的位置也便于持续观察银河中心和麦哲伦云,补充日本天文学界在北半球大型设施的观测范围。
项目在安装大镜之前先用小型设备调查台址。2006至2007年的八夜视宁度测量得到约0.69角秒的中位数,反映当时空气扰动对星像清晰度的影响。这样的样本提供了选择台址的依据;望远镜建成后,研究者还要用实际星像、仪器效率和气象资料继续检验条件。
从日本工厂到山顶圆顶
一米镜在日本制造。2008年6月,团队先在厂内组装,装上近红外和中红外仪器,检查机械接口、电机噪声及控制配合。工厂测试之后,望远镜拆卸运往智利。山顶土建在年末开始,设备抵达后又于2009年2至3月在卡拉马试装,确认长途运输没有破坏运行状态,再分拆送上山。
3月的山顶安装及工程首光之后,控制系统和操作集装箱到6月进一步完成,工作人员可以从室内操纵望远镜。六米直径的圆顶保护一米镜,柴油发电机供应观测用电,小型太阳能系统则在主发电机停机时维持必要的网络、摄像和天气监测。道路、设施施工与运输安排也依靠智利当地工人和企业协作。
参考:[1]
两套红外仪器逐步上阵
阿塔卡马近红外相机(ANIR)利用窄带滤光片观察氢的帕邢α谱线,波长约1.875微米。这条谱线受星际尘埃遮挡的程度比可见光谱线小,适合寻找浓厚尘埃后的恒星形成活动。2009年年中,团队已用它取得银河中心的谱线图像,把高山干燥环境转化为实际观测能力。
中红外相机 MAX38 于11月8日在一米镜上取得首光,随后进行约两周调试。它借助专门的金属网滤光片和低温切换视场装置,降低背景辐射干扰,取得约31微米的银河中心图像,显出向北延伸的冷尘埃结构。不同波段揭示不同物质,也对仪器和天气提出不同要求。
观测记录进入合作网络
测量并非拍下一幅图像就结束。研究者用分布于天空的约一百颗恒星修正一米镜的指向误差;ANIR 的性能论文则说明,团队借助已有星表中的位置和亮度检验成像与测光结果。窄带观测特别容易随水汽变化,因而需要把数据与大气条件联系起来。
一份同期通报保留了具体工作过程:2009年10月19日协调世界时2时09分至2时57分,团队使用 ANIR 观测伽马射线暴 GRB 091018 的余辉候选体。10月20日发布的第10047号 GCN 通报列出四个近红外波段的初步星等及误差,并指向其他团队先前报告的目标。山顶设备由此接入跨台站的快速信息交流。
观测能力也取决于日常运行
高海拔提高了红外透过率,也加重人员负担。山顶气压约为海平面的一半,寒冷和缺氧限制了驻留时间,便携氧气瓶的使用时长甚至影响观测安排。到2010年的工程报告写成时,团队正计划把操作转移到较低海拔的圣佩德罗德阿塔卡马基地,并增设直接无线链路。
当时山顶已经设置监视摄像机、天气与云量监测,资料自动进入数据库;柴油发电机意外停机时,圆顶开口会自动关闭。这些保护措施与仍在筹备的远程操作共同说明,天文台的建立包含持续完善的基础设施。2009年形成的一米镜台站,为红外研究和更大型望远镜的建设积累了可检验的观测与运行经验。