白天观星多镜头望远镜如何改变天文学
麦考瑞大学的天文学家开创了一种白天观测天体的新技术，有可能实现对卫星的全天候视觉监控，并大大提高地球和太空的安全性。
他们的技术使用了该大学的亨茨曼望远镜，这是一组独特的由10个并行工作的摄像镜头组成的阵列，最初设计用于超灵敏的夜空观测。
在5月20日发表于《澳大利亚天文学会出版物》的一篇论文中，研究人员展示了亨茨曼望远镜在太阳高悬时准确测量恒星、卫星和其他目标的能力，尽管天文学家传统上只在夜间进行观测。
“几个世纪以来，人们一直尝试在白天用光学波长观察恒星和卫星，但这非常困难。我们的测试表明，亨茨曼望远镜可以在白天取得显著成果，”论文第一作者、天体物理学博士候选人莎拉·卡迪(SarahCaddy)说道，她参与了亨茨曼望远镜的设计和建造。
卡迪与麦考瑞大学的博士生和工作人员团队合作部署了亨茨曼天文台，该天文台于去年在库纳巴拉布兰的赛丁斯普林斯天文台举行了正式启用仪式。
该望远镜结合了天文相机和天文机械调焦设备，以及10个高灵敏度的400毫米佳能镜头阵列，以覆盖同一片天空。
由于太阳会遮挡大部分来自其他天体的光线，天文学家很少在白天进行观测，但卡迪和她的同事在亨茨曼望远镜的测试版上试用了特殊的“宽带”滤光片，以阻挡大部分日光，同时仍允许来自天体的特定波长通过。
该测试版本是安装在大学天文台的微型亨茨曼单镜头探路望远镜，它允许研究团队在受控环境中评估各种设置，而不会影响亨茨曼望远镜。
超新星临近
猎人角望远镜的日间观测能力使其能够持续监测某些明亮的恒星，这些恒星由于距离太阳太近，在夜间可能连续数月都无法观测到。
其中一个例子就是红超巨星参宿四，它是一颗距离我们银河系猎户座约650光年的附近恒星。
参宿四引起了天文学家的极大兴趣，因为这颗恒星从2019年末到2020年显著变暗，这可能是由于大量气体和尘埃喷出造成的。
“如果没有这种白天模式，我们就无法知道天空中最亮的恒星之一是否已经变成了超新星，直到它爆发出的光到达地球几个月后，”论文合著者、麦考瑞大学澳大利亚天文光学系(AAO)空间项目负责人李·斯皮特勒副教授说。
“我们知道参宿四将会‘很快’爆炸[从天文学角度来说，这意味着从现在到未来数百万年后的任何时候]，但不知道它具体何时发生。
“一年中大约有四个月的时间，它只能在白天观测到，因为此时太阳位于参宿四和地球之间。”
利用参宿四进行校准
这项研究证实了亨茨曼对参宿四白天光度测量的数据与来自世界各地天文台、甚至太空望远镜的观测结果相吻合。
斯皮特勒说：“这一突破为对参宿四等恒星进行不间断的长期研究奠定了基础，这些恒星在生命末期会经历强烈的喷发，在宇宙周期的最后阶段喷发出大量的恒星物质。”
“天文学家喜欢观察银河系中的恒星变成超新星，因为它可以告诉我们很多有关宇宙中元素如何形成的信息。”
不幸的是，他补充道，银河系中的超新星相对罕见——上次发生是在1604年。
“但当1987年一颗超新星在我们银河系旁边的一个微型星系中爆炸时，这对天文学家非常有用，以至于近40年后他们仍然能够观察到不断扩大的超新星爆炸。”
防止碰撞
掌握白天观察的能力还能在迅速发展的太空态势感知(SSA)领域带来巨大优势，太空态势感知是指对不断增长的卫星、太空垃圾和其他绕地球运行的人造物体进行密切监视。
未来10年发射的卫星数量将超过人类整个太空探索历史上发射的卫星数量。
“目前地球上已有大约10,000颗活跃卫星，并且计划在未来十年内再发射50,000颗低地球轨道卫星，因此显然需要专用的昼夜望远镜网络来持续探测和跟踪卫星，”卡迪说。
潜在的卫星碰撞将对通信、GPS、气象监测和其他关键基础设施造成严重影响。
卫星光度测定是一种利用光学望远镜研究天体亮度变化的天文学技术，可以揭示有价值的信息，包括轨道物体的组成、年龄和状况。
卡迪说：“开放卫星的白天观测使我们不仅能够监测它们的位置，还能监测它们的方向，并补充我们从雷达和其他监测方法中获取的信息，防止潜在的碰撞。”
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卡迪的团队展示了亨茨曼望远镜在需要昼夜覆盖的其他天文观测方面的潜力，包括监测卫星。
研究团队利用迷你猎人望远镜在数月内不断改进技术，系统地研究了最佳曝光时间、观察时间和即使在大气湍流中也能精确跟踪目标等因素。
“日间天文学是一个令人兴奋的领域，随着相机传感器、滤镜和其他技术的进步，我们看到在明亮天空条件下灵敏度和精度的显著提高，”卡迪说。
斯皮特勒补充道：“我们改进了白天观测的方法，并证明它可以在佳能镜头等价格实惠的高端设备上完成。”
Huntsman的构造使得10个镜头可以并行工作，为10个超高速CMOS摄像头传感器提供信号，这些传感器每秒可以拍摄数千张短曝光图像。
所连接的摄像头可以瞬间处理图像并管理非常大的数据流，使用机器人控制来跟踪和捕捉快速移动的物体，并对物体进行24小时连续监控。
斯皮特勒说：“能够进行精确的全天候观测，打破了天文学家扫描天空时间的长期限制。”
“随着我们进入下一个太空时代，日间天文学将变得越来越重要。”
