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胡景耀:我們自己改造的望遠(yuǎn)鏡,看到了我國(guó)第一顆河外超新星 | 賽先生天文

 江海博覽 2022-04-05

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胡景耀2021年6月在國(guó)家天文臺(tái)接受《賽先生》采訪,攝影:辛玲

【編者按】

曾有人將胡景耀譽(yù)為中國(guó)光學(xué)天文的開拓者:第一位在《自然》雜志發(fā)表文章的中國(guó)本土天文學(xué)家,改造60厘米望遠(yuǎn)鏡并發(fā)現(xiàn)了我國(guó)第一顆河外超新星……而于他自己而言,卻更喜歡“天文老頑童”,說(shuō)話、行事的風(fēng)格其實(shí)就可見一斑。2021年6月,胡景耀先生在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)接受了賽先生天文的采訪,我們將胡先生口述的人生經(jīng)歷及對(duì)未來(lái)中國(guó)光學(xué)天文觀測(cè)的看法整理、編輯成文,以饗讀者。

口述 | 胡景耀

采訪、整理 | 辛玲

責(zé)編 | 韓越揚(yáng)、呂浩然

  • 抽簽抽到南大天文

我小的時(shí)候家里經(jīng)濟(jì)條件比較好。我們一共五個(gè)孩子,父親在寧波火柴廠駐上海辦事處工作。家里還有地,出租給農(nóng)民。我記得有次跟媽媽劃著船去收租,農(nóng)民給多少稻子都行,因?yàn)榧依锲鋵?shí)不愁吃穿。我大哥高中沒畢業(yè)就被舅舅拉去當(dāng)新四軍了,參加了四明山游擊隊(duì)。我們家的家風(fēng)一直比較開放。

我中學(xué)的第一年是在寧波效實(shí)中學(xué)念的,我最近發(fā)現(xiàn)屠呦呦是我的校友。后來(lái)轉(zhuǎn)到杭州高級(jí)中學(xué)。我是個(gè)調(diào)皮搗蛋的學(xué)生,整天喜歡玩。比如上課講到達(dá)爾文和嫁接,我就和同學(xué)試著讓一株植物下面長(zhǎng)土豆,上面長(zhǎng)西紅柿。結(jié)果,還真的長(zhǎng)出來(lái)了。后來(lái)我們又做炸藥(編者注:口述彼時(shí)的經(jīng)歷,請(qǐng)讀者勿做現(xiàn)已違法的行為),也做成了。總之我那時(shí)很調(diào)皮,考試成績(jī)不怎么好,也沒做過(guò)跟天文特別相關(guān)的事。

后來(lái)為什么考天文系呢?因?yàn)榇髮W(xué)天文系招的人少,我覺得競(jìng)爭(zhēng)肯定不那么激烈。當(dāng)時(shí)我有個(gè)要好的同班同學(xué),叫王一鵬,念書比我好。我起初想上北大物理系,可是北大物理系一共也招不了幾個(gè)人,我和王一鵬豈不是要碰頭?還有什么可考呢?要不就南京大學(xué)天文系吧。南大天文系是當(dāng)時(shí)中國(guó)唯一的天文系,是中山大學(xué)和齊魯大學(xué)的天文系在院系調(diào)整時(shí)合并而成的。那時(shí)的大學(xué)錄取名單是在報(bào)紙上公布的,我看到上一屆一共也就錄取了30來(lái)人。

至于我和王一鵬誰(shuí)考北大物理系、誰(shuí)考南大天文系,是通過(guò)抽簽決定的(先抽簽決定考哪里,再考試。結(jié)果我抽到了天文系。他到北大物理系后學(xué)習(xí)很用功,但因?yàn)閷?duì)政治運(yùn)動(dòng)不感興趣,說(shuō)了一句無(wú)心的話,被打成右派。我這人喜歡到處說(shuō),在南大卻平安無(wú)事。

在南大天文系的學(xué)習(xí)相對(duì)較苦:數(shù)學(xué)課跟著數(shù)學(xué)系一塊上,物理課跟著物理系一塊上,但卻給我們打下了很好的基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的觀測(cè),國(guó)內(nèi)基本還在用經(jīng)緯儀。紫金山天文臺(tái)60公分的望遠(yuǎn)鏡剛剛修好,是國(guó)內(nèi)口徑最大的,很稀罕,那時(shí)還輪不到我們用。

  • 從河北興隆到美國(guó)德州

我是1958年從南大天文系畢業(yè)的。畢業(yè)前一年的夏天,程茂蘭先生從法國(guó)回來(lái),開始引導(dǎo)天體物理成為中國(guó)天文學(xué)的主要發(fā)展方向。當(dāng)時(shí),主管部門同意在北京新建一個(gè)天文臺(tái),辦公地點(diǎn)就在中關(guān)村微生物所的三樓。同時(shí),還要建一個(gè)觀測(cè)站。我就參與到了觀測(cè)站的選址工作中。

由于選址需要一個(gè)能測(cè)大氣擾動(dòng)的設(shè)備,我就去了當(dāng)時(shí)技術(shù)能力比較強(qiáng)的上海天文臺(tái),在那里呆了半年,做了一臺(tái)記錄星光閃爍的儀器。然后拿回北京來(lái)用,我也順理成章地成了北京天文臺(tái)的一員。

選址時(shí),晴天數(shù)多是很關(guān)鍵的。華北和西北的晴天數(shù)都比較多,選在北京附近有政治和經(jīng)濟(jì)的原因。程茂蘭先生提出,天文臺(tái)的觀測(cè)工作和科研工作要適得其所,觀測(cè)應(yīng)在山區(qū)、大氣平穩(wěn)的地方,而科研工作和天文臺(tái)的大本營(yíng)應(yīng)該設(shè)在城市內(nèi)部,方便大家交流。當(dāng)時(shí)不是所有人都支持他,覺得干嘛非跑那么遠(yuǎn)去觀測(cè),像紫金山天文臺(tái)(在南京市內(nèi))那樣就行了。

到了1977年,美國(guó)來(lái)了個(gè)天文代表團(tuán)。那個(gè)代表團(tuán)幾乎囊括了美國(guó)所有主要天文臺(tái)的臺(tái)長(zhǎng)。其中,德州大學(xué)麥克唐納天文臺(tái)的哈倫·史密斯(Harlan J. Smith)跟我們聊得很好,邀請(qǐng)我去他那里訪問(wèn)了一年多的時(shí)間。在德州我做天文設(shè)備和觀測(cè),還買了一臺(tái)計(jì)算機(jī)帶回國(guó)。

等我從德州大學(xué)回國(guó)繼續(xù)選址工作時(shí),我就對(duì)近代天文臺(tái)應(yīng)該是什么樣子有了一個(gè)基本概念。我特別認(rèn)同程茂蘭先生的觀點(diǎn),他對(duì)中國(guó)觀測(cè)天文立了大功,在國(guó)外積累了很多經(jīng)驗(yàn),很清楚應(yīng)該怎么進(jìn)行天文觀測(cè)。他帶著我們選址,去太行山從南跑到北,又去燕山從東跑到西,最后選了興隆這個(gè)地方。

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由中科院南京天文儀器研制中心、北京天文臺(tái)和自動(dòng)化研究所聯(lián)合研制的2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡于1996年12月16日至17日在北京天文臺(tái)興隆觀測(cè)站通過(guò)了由中科院主持的鑒定

  • 尋找行星和超新星

到了1981年,又來(lái)了一些荷蘭天文學(xué)家。我們相談甚歡,他們又邀請(qǐng)我去荷蘭訪問(wèn)。因?yàn)榧彝ズ秃⒆幽暧椎脑?,我就半年在荷蘭、半年在國(guó)內(nèi)工作。荷蘭是歐洲南方天文臺(tái)的成員國(guó),所以那期間我還去智利觀測(cè)了三次,每次一個(gè)月左右。歐南臺(tái)在智利的所有望遠(yuǎn)鏡我都用過(guò),小到40厘米、大到3.6米,還有16米的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡等。我挨個(gè)申請(qǐng)了觀測(cè)時(shí)間,把它們的性能了解了個(gè)遍。有一次,我一晚不落地觀測(cè),連著觀測(cè)了一個(gè)月,到后來(lái)實(shí)在沒有力氣了。天文臺(tái)的大夫通過(guò)廣播向大家求助,說(shuō)有個(gè)“胡”快不行了,這下整個(gè)天文臺(tái)的人都知道我病了。

當(dāng)時(shí)我主要是利用光學(xué)和紅外波段的光譜分布尋找行星系統(tǒng)。比如說(shuō),一個(gè)恒星本身的光譜曲線和溫度是確定的。如果在它的光譜里面出現(xiàn)了一個(gè)小凸起,那就說(shuō)明在它周圍有比它“冷”的東西,可能就是行星系統(tǒng)或者是行星形成之前的碎片。我就找了一批這樣的東西,做了樣本。

隨著我的海外訪問(wèn)行程告一段落,北京天文臺(tái)希望我接管北京天文臺(tái)興隆站的管理工作,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的站長(zhǎng)身體不太好。管興隆站也挺好玩的。還經(jīng)歷了幾次媒體高潮:一次是流星雨,一次是海爾-波普彗星過(guò)境。那時(shí),仿佛所有的記者都跑到興隆去了!

這段時(shí)間里我的研究興趣是找超新星,這是在歐洲就定下的方向。在歐洲時(shí),我沒事就在圖書館里亂翻,意識(shí)到超新星很稀罕,它們是偶然出現(xiàn)的,找到之后進(jìn)行后續(xù)觀測(cè)很重要。我在歐洲做了些準(zhǔn)備工作?;貒?guó)后,興隆站那臺(tái)60厘米的望遠(yuǎn)鏡是閑置的,我就想辦法改造它。它原來(lái)是卡塞格林系統(tǒng),我就把后面的部分去掉,在主焦點(diǎn)上加一面改正鏡,視場(chǎng)擴(kuò)大到1度左右,可以看到好多星系和星系里的超新星。

除了主鏡,還需要一部CCD相機(jī)(電荷耦合器件相機(jī),一類老式數(shù)碼相機(jī)),我就從認(rèn)識(shí)人那里花5000塊錢買了一個(gè),裝上了。利用這個(gè)改造的望遠(yuǎn)鏡,我們拍了很多星系的照片,然后比對(duì)隨時(shí)間的變化,噼里啪啦找到了一堆超新星。興隆還成了全世界找超新星最多的天文臺(tái)之一!超新星研究在當(dāng)時(shí)還不是很熱門。找到超新星以后,坐落在不遠(yuǎn)處的2.16米望遠(yuǎn)鏡就可以跟蹤觀測(cè)更多的細(xì)節(jié)了。

  • 把望遠(yuǎn)鏡放到月球和南極

到了嫦娥三號(hào),我們國(guó)家要往月亮上放東西。放什么呢?我就想那里既沒有云、又不會(huì)下雨,放個(gè)望遠(yuǎn)鏡上去不就行了嗎?!一般來(lái)說(shuō)望遠(yuǎn)鏡有個(gè)麻煩,就是它要跟蹤天體。但在月亮上的望遠(yuǎn)鏡不用動(dòng),隨著月球自轉(zhuǎn)就會(huì)掃過(guò)一片很大的天區(qū),每過(guò)一段時(shí)間還能循環(huán)觀測(cè)。而且這個(gè)望遠(yuǎn)鏡要弄得越“傻”越好——越“傻”越可靠。

最終,一臺(tái)15毫米的紫外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡順利登上了月球,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡一直運(yùn)行得很好。從2013年底落到月球上開始,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)壽命。

關(guān)于南極望遠(yuǎn)鏡,好像是在香山開會(huì)的時(shí)候,有人問(wèn)我對(duì)南極天文觀測(cè)有什么建議。我就想:南極有小半年是全黑的,而且南極點(diǎn)在天空的位置也基本不變,可以在那里長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)一些天體。我就建議做四個(gè)施密特望遠(yuǎn)鏡,口徑不要大,但視場(chǎng)要大,在四個(gè)不同的波段對(duì)目標(biāo)天體進(jìn)行觀測(cè)。名字可以叫CSTAR,the Chinese Small Telescope ARray(中國(guó)小型望遠(yuǎn)鏡列陣)。設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡的時(shí)候,我就堅(jiān)持不要弄得很復(fù)雜。那個(gè)地方?jīng)]有人長(zhǎng)期駐守,咱們就立幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡在那兒,能把數(shù)據(jù)傳回來(lái)就好了。

  • 光學(xué)天文未來(lái)之路

應(yīng)該說(shuō)郭守敬望遠(yuǎn)鏡LAMOST是很成功的望遠(yuǎn)鏡,而在LAMOST之后中國(guó)的光學(xué)天文應(yīng)該做什么可以很好地討論一下。我覺得現(xiàn)在一些人有點(diǎn)應(yīng)付,抱著“沒事就接著做,總有用的”這種想法,而不是去開發(fā)一個(gè)更有用的東西。從某種程度上說(shuō),天文的發(fā)展基礎(chǔ)還是在光學(xué)波段。如果光學(xué)弄不好,其它波段要冒尖也難。

光學(xué)天文的下一步,做更大口徑的望遠(yuǎn)鏡肯定是主要趨勢(shì),因?yàn)榻邮盏降墓庾訑?shù)更多。那么問(wèn)題就變成了“如何能夠接收相同數(shù)量的光子,而設(shè)計(jì)要盡量簡(jiǎn)單”?比如十米級(jí)的望遠(yuǎn)鏡,要考慮單鏡面以外的技術(shù)可能性。這么大的單鏡面很難,支撐系統(tǒng)尤其麻煩。這件事其實(shí)我也沒有一個(gè)成熟的想法,只是覺得大家應(yīng)該坐下來(lái),心平氣和地好好討論一下。

還有,中國(guó)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的大本營(yíng)要放在哪里?是立足國(guó)內(nèi),還是像歐洲一樣放到海外?我比較悲觀,我覺得以中國(guó)的氣候條件很難找到一個(gè)好的臺(tái)址(編者注:采訪時(shí)青海冷湖的選址工作還未最后確認(rèn))。個(gè)人想法,東非其實(shí)可能是個(gè)好地方。觀測(cè)條件上,東非和智利很相似,他們與中國(guó)的關(guān)系也很好。所以,在國(guó)外放個(gè)大口徑望遠(yuǎn)鏡是一種做法。在國(guó)內(nèi)的話,就不一定追求大口徑,可以從時(shí)間或波段角度去考慮。

另外,中國(guó)現(xiàn)在空間技術(shù)發(fā)展得不錯(cuò),也可以考慮放到月球上去,要在月球上放一個(gè)2米或3米的望遠(yuǎn)鏡可就厲害了。要做成一件事是很難的,要綜合考慮國(guó)力、技術(shù)實(shí)力,看做什么最有利,對(duì)中國(guó)天文的發(fā)展最合適。這需要一個(gè)冷靜、明智的領(lǐng)頭人來(lái)做決斷,也需要集體的力量和內(nèi)部團(tuán)結(jié)。

注:本文整理自胡景耀先生采訪口述,僅代表受訪者觀點(diǎn)。

致謝:感謝國(guó)家天文臺(tái)薛隨建老師對(duì)采訪的大力協(xié)助,以及陳穎為老師為本文精心選擇老照片。

制版|Livan

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