最近熊熊在因緣際會下獲得了上圖的東東,開心地跳上跳下。你一定想說,只不過是一塊佈滿洞洞的板子嘛,到底有啥特別的?
別小看它,這可不是普通的板子喔,它可是Sloan Digital Sky Survey (Sloan數位巡天計劃) 裡很重要的角色!不過它到底是什麼……?? 別急,先看下頭的簡介吧。
傳統上天文學家使用狹縫光譜儀(slit spectroscopy)來測量天體的光譜,但這個方法效率非常低,一次只能測量一個天體的光譜,如果在大規模巡天觀測中的話簡直就是噩夢一場。後來也因此開發出了多目標光譜儀(multi-object spectrograph,MOS)的技術,在單次曝光中就能觀測極多天體的光譜,不但增加了CCD的使用效率、更大大減小觀測所需的時間。
多目標光譜儀的基本運作原理如下:
(1) 利用CCD對所欲觀測之天區進行曝光、獲得一張光學影像。
(2) 利用此光學影像選取欲觀測光譜之天體,將此影像覆蓋在模板上並於天體的相應位置打洞。(另外應再打一些沒有對應天體的洞以做背景對減的處理)
(3) 將模板上的每一個孔洞接上光纖,並將模板置於望遠鏡的焦平面。光纖聚集成束接往分光構造(稜鏡或光柵)並在CCD上成像。
(4) 長時間曝光後即可獲得一張包含所有欲觀測天體之光譜的影像。
上述的方法稱之為焦面光纖定位系統,是多目標光譜儀最基本、最原始、也是最費工的方式(想到要將光纖一根根接上模板手就軟了)。熊熊得到的板子,就是Sloan Digital Sky Survey (SDSS)所使用的其中一塊插接式光纖板(plug-plate)!
SDSS的主要計劃之一便是藉由巡天觀測獲得大量天體的光譜數據,它在進行光譜觀測時就是使用鑽孔的方式將目標天體位置記錄在鋁板上,並在小孔後方分別接上光纖並引導至大型光譜儀。每一塊模板上頭鑽有640個孔洞,其中592個用於欲觀測天體、16個用於觀測標準星、32個用於背景測量。這一個巡天觀測計劃可說是插接式光纖板的登峰造極之作,光是第一期巡天觀測就使用了上千塊模板,可想見其準備工作之煩瑣與浩大。有沒有突然覺得這塊不起眼的板子變重要了呢? XDD
藉由不斷的改進,目前已有機械設計可以將光纖對應欲觀測天體之過程自動化(用一個個的移動單元讓光纖間能相對移動或使用懸臂等等),讓觀測過程更有效率也節省大量人工。
另一種開發中的方法則是預計安裝於未來European Extremely Large Telescope (E-ELT)所使用的反光鏡微陣列(micromirror array),旨在取代現今複雜的光纖定位機械系統。此系統是在望遠鏡的焦平面處安裝一面反光鏡微陣列,陣列中每面微小的反光鏡均可直接施加電壓決定偏轉角度,如此一來只要適當調整微陣列中各反光鏡的角度,便可將眾多欲觀測天體的光線反射到光譜儀成像了。
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