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夜幕下的冷湖镇，星空璀璨，银河迢迢。高度10米、重达50吨的望远镜圆顶缓慢开启，望向宇宙深处。9月17日，试运行一个月的墨子巡天望远镜正式启用，并交出第一份“作业”——仙女座星系和其外围区域多色图像。北半球最强“星空摄影师”正式开启工作模式。
墨子巡天望远镜 中国科学技术大学供图
墨子巡天望远镜首光获取的仙女座星系图片 中国科学技术大学供图
寰宇寻真
“仙女座星系是离银河系最近的大星系，距离地球约254万光年，相对其他星系要亮很多，在地球上更容易观测。”北京大学天文学系主任吴学兵告诉科普时报记者，这应该是墨子巡天望远镜选择首拍仙女座星系的一个主要原因。
然而，仙女座星系对地球的张角范围有3—5度大，在地球上用望远镜观测它的全貌并非易事。“如果望远镜视场很小，就无法观测到仙女座星系的全部。”吴学兵说。
恰好，墨子巡天望远镜的本领是“北半球最强”。它是一座主镜口径为2.5米的大视场巡天望远镜，采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术，可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像。它还配备7.65亿像素大靶面主焦相机，具备大视场、高像质、宽波段的特点。
“我们用30秒拍摄的一幅图像的大小为1.76GB，相当于一部高清电影，一晚上可以获得1.6T的数据。” 中国科学院紫金山天文台研究员郑宪忠介绍说。
“选择拍摄仙女座星系可以检验墨子巡天望远镜的大视场观测能力，这对于未来进行北半球天区夜空的高效巡天观测研究是非常重要的。”吴学兵分析称，仙女座星系是一个典型的大星系，对它的观测可以让我们了解比其他遥远星系更细致的星系结构，加深对星系形成与演化过程的理解。
时域巡天
墨子巡天望远镜的科学目标之一就是大规模时域巡天。
“时域巡天是指每隔一段时间，对可观测到天区的天体进行一次普查观测。不断重复普查，就可以获得天区内每个天体的观测特性（如亮度等）是如何随时间而变化的。”吴学兵说。
据了解，墨子巡天望远镜的镜筒比较长，灵敏度相对更高。一晚上可以采集近6000平方度天区的图像，是北半球巡天能力最强的巡天观测设备。
墨子巡天望远镜是一个广域巡天望远镜，日积月累“工作”后，就可为科研人员提供长时间时域巡天数据，用于研究数亿天体的变化以及发现新的天体爆发现象。“通过时域巡天还可以发现很多特殊的天体，进一步帮助其他精测型望远镜进行细致的光谱观测研究。”吴学兵补充说。
通俗来说，墨子巡天望远镜可以“盯着”一块天区，进行多次曝光拍照监测，图像叠加后能探测到更远、更暗的星体，并对这些星体的空间分布和组成进行精细刻画。
九天“旅拍”
与射电望远镜中国天眼（FAST）不同，墨子巡天望远镜是光学望远镜，工作在可见光波段。与同属于光学望远镜的郭守敬望远镜（LAMOST）也不同，墨子巡天望远镜是一台只能拍摄二维照片的大视场光学望远镜，它不能用于拍摄天体的光谱（即天体发光强度随波长的变化）。
未来，我国还将发射首个大型巡天空间望远镜（CSST）。虽然二者都是以拍摄光学波段二维照片为主的大视场光学望远镜，但还是有诸多不同之处。
“比如，墨子巡天望远镜是地面望远镜，只能拍光学波段（5个滤光片）的二维照片；CSST是空间望远镜，除光学波段外，还能拍摄紫外波段的照片，波段覆盖范围更宽（7个滤光片）。”吴学兵称，除拍摄二维照片外，CSST还有拍摄17500平方度巡天天区天体低分辨率光谱的计划。墨子巡天望远镜对天体的时域巡天数据或将提供给CSST，由CSST对天体进行光谱观测，这将对科学家全面了解更多天体的物理本质提供帮助。
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