天马行空录第32期.pdf

行空录 主办单位：中国科学院上海天文台 2022 年 6 月 30 日 第 32 期 总第 32 期 【科学观测动态】天马望远镜参与“拍摄”银河系中心黑洞的首张照片 2022 年 5 月 12 日包括上海在内的全球各地同时召开了新闻发布会，发布会上天文学家向人们展示了位 于我们银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。这一成果给出了该天体就是黑洞的实证，为理解这种被认为 居于大多数星系中心的“巨兽”的行为提供了宝贵的线索。该照片由国际研究团队——事件视界望远镜 （EHT）合作组织，通过分布在全球的射电望远镜组网“拍摄”而成。 这是一张期待已久的关于银河系中心的大质量天体的真面目肖像。之前，科学家已观测到有众多恒星围 绕着银河系中心一个不可见的、致密的和质量极大的天体作轨道运动。这已强烈暗示这个被称作人马座 A* （Sagittarius A*，简称 Sgr A*）的天体是一个黑洞，而此次发布的照片则提供了首个直接的视觉证据。 此次发布的银河系中心黑洞的首张照片和 2019 年公布的 M87 星系中央的人类第一张黑洞照片都是基于 2017 年 4 月的 EHT 观测获得。2017 年 3 月至 5 月，天马望远镜参与了 13 mm 和 7 mm 两个长毫米波段的 8 次对银河系中心黑洞以及 14 次对 M87 星系中央黑洞的 EHT 协同观测。这不仅为这两个超大质量黑洞提供 了同期的多波段观测数据，还为其首张黑洞照片的“冲洗”提供了数据校准的参考和物理参数的约束。 注：这张照片是 EHT 团队将 Sgr A*的 2017 年观测数据中提取出的不同照片平均而成（EHT 合作组织提供）。 图1 银河系中心黑洞的首张照片 -1- 【技术维护与发展】K 波段七波束低温接收机研制进展 天马望远镜接收机项目组在 2022 年 6 月完成了 K 波段七波束低温接收机系统的长期运行测试，初步验 证了 K 波段七波束低温接收机系统的稳定性与可靠性。接收机噪声温度优于 25 K，结果如图 2 所示。 项目组同时对可能出现的失效故障点进行了长时间工作考核，并针对系统出现的问题开展了合理的分析 与处理。 另外，项目组完成了 K 波段七波束低温接收机在天马望远镜的安装设计，其示意图如图 3 所示。K 波 段七波束低温接收机预计 2022 年底安装于天马望远镜并进行天文观测，同时测试实际性能。 图2 接收机噪声温度测试结果 图3 天马望远镜 K 波段七波束 低温接收机系统安装示意图 【技术维护与发展】月球轨道 VLBI 地面实验系统研制进展 为了验证月球轨道 VLBI 测站的能力，项目组建立了月球轨道 VLBI 地面实验系统，该系统由 4.5 m 天线、常温接收机、数据采集系统、数据记录系统、控制系统组成。项目组还研制了天线的 VLBI 运行控制 系统，可以实现对射电源和卫星的 VLBI 观测。月球轨道 VLBI 地面实验系统示意图如图 4 所示。 此系统现有功能为：1）射电源观测，输入 FS 纲要后，系统会进行指令分发以协同完成观测任务，例如 Fs Manager 读取 FS 中的轨道文件，并发送指向控制指令给 Antenna Manager；2）设备状态监测，系统提供 天线的运行状态可视化功能、历史数据查询功能、状态数据下载功能，可下载如方位俯仰位置、功率、与天 马的实时相关相位等信息。目前此系统已与天马望远镜进行了 VLBI 联测，后续将进一步测试和优化此望远 镜的性能，以保证对天问一号和河外射电源的观测能力。 -2- 图4 月球轨道 VLBI 地面实验系统框图 【科学观测动态】疫情期间天马望远镜坚持运行 2022 年 3 月初，上海新冠肺炎疫情开始爆发。三月中下旬，值班同事陆续被封控，望远镜观测值班工作 面临了挑战，无法按照既定的计划进行天马望远镜观测。面对突如其来的考验，观测组全力以赴，为了保障 值班不受影响，他们采取动态值班方式：哪个小区没有被封控，谁就去现场值班。观测组坚持到了最后一 刻，确保了单天线观测任务的正常进行。 5 月下旬，上海疫情已得到有效控制，但尚未复工复产。5 月 26 日，EVN（欧洲网）第二个 session 的 观测开始了，观测组提前组织人员去天马望远镜现场开机以及进行系统测试，在 26 日的 L 波段条纹检测实 验中，成功得到条纹。天马望远镜随后参加了正式观测任务。6 月 1 日上海迎来全面复工复产后，天马望远 镜立即恢复正常运行，顺利完成了各种国内外观测任务，包括天问一号、嫦娥四号和嫦娥五号、欧洲网、东 亚网的 VLBI 联测任务，以及各类单天线任务。 图 5 天马望远镜 -3- 【技术维护与发展】新建 40 m 射电望远镜进展 为了完成探月工程四期和后续深空探测的 VLBI 测轨任务，结合我国天文观测研究的发展现状，我国计 划在西藏日喀则和吉林长白山各新建一台口径为 40 m 的大型射电望远镜。上海天文台按照探月与航天工程 中心和中国科学院重大任务局的要求，认真组织力量，开展了新建 40 m 望远镜及其园区的前期准备工作： 多次组织人员进行选址勘探，完成了候选站址的无线电环境测量工作，收集和比对候选站址气象信息，并提 前与国内设备研制单位就 40 m 望远镜天线方案与指标进行多次讨论。 探月工程四期的研制立项已经批复。目前，西藏日喀则站征地流程已经开始运作；林草地可研报告已经 完成初稿；南线电力方案初稿已经完成编写，后续将进行评审；测站的观测楼建筑方案更新，实现探月和台 十四五基建方案一套方案融合；现场安装了气象站，用于监测气象的精确数据，以有利于天线设计和站址分 析；再次与天线研制厂家进行讨论，对 40 m 天 线设计方案进行优化，完成了天线技术指标的 内部评审。吉林长白山站的相关工作同步开 展 ， 2022 年 第 三 季 度 有 望 完 成 观 测 站园 区 征 地、外场高压供电线路铺设、外场供水线路设 计和地质详勘工作，为 40 m 望远镜及园区建设 工作的全面开展做好准备。 图6 日喀则园区效果图 图 7 长白山园区效果图 【观测运行动态】观测情况统计 2022 年 1～6 月天马望远镜总运行时间为 2 210 h，其中单天线观测 523 h、VLBI 观测 667.5 h、各项 测试 879.5 h、天线维修保养 140 h。 其中，在上海受新冠肺炎疫情影响的封控期间（3 月～5 月），天马望远镜总运行时间为 838.5 h，其 中单天线观测 490 h、VLBI 观测 534.5 h、各项测试 237 h 及天线维修保养 67 h。 中国科学院上海天文台 [网址] http://shao.ac.cn/ 编 辑： 何雯婷 王彩虹 [地址] 上海市徐汇区南丹路 80 号 审 核：刘庆会 [邮政编码] 200030 签发：沈志强 -4-