@ 2015.05.08 , 12:09

天文学家是如何工作的?跟人们想象的不太一样

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在夏威夷莫纳克亚峰的望远镜上,保持整晚工作可不是件容易事。在4000多米高的山上,你只能获得相当于海平面60%的氧气,这让集中精力成了一件难事,难上加难的是我们的工作时间是晚上的6:30到第二天早上6:30,对于外行人而言很难想象天文学家是怎么这样经年累月的坚持工作。还好,我们并不一直都这样。

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美国航空航天局的红外望远镜起伏在莫纳克亚山的云海之间

电影电视里的天文学家似乎都是在望远镜里生活,日复一日的在夜幕降临之时仰观星河记录数据。事实上,大多数的天文学家观星的时间并不长。你看我(原作者),读博士的这两年里我每年只花五个星期观察星空。要是你想问为什么不多花点时间去望远镜上观察,回答也很简单:资源有限。

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观察望远镜数据的工作实际上是这样的!这里没有圆顶,没有目镜,只有写满了数值和图像的电脑显示器。有时候在家里远程做观察反而还简单点

哪怕只是造一个现代化的地基两米级别望远镜也要花上数百万美元。花钱的地方不仅是望远镜本身,还有外围保护和储藏运作望远镜的建筑物,以及建筑物里用于协调观察和运转的各种仪器,当然还要支付运转和维修人员的薪水。世界上的天文学家可比能用的望远镜多,所以大家只能申请天象台的观察时间来取得他们所需的数据。

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壮观的邓恩太阳望远镜。这是美国国家太阳观测站用于观察太阳黑子的。

每个观测台都有一个“观测时间分配委员会”(Time Allocation Committee),他们会审查每个季度提交上来的观测请求,从中挑选出值得观测的好项目,让机器用的其所。身为一个天文学家,我的任务就是想方设法说服分配委员会:我的观测目的对于整个科技界很重要,重要到足以请求他们的望远镜使用时间。考虑到最终能说服委员会的天文学家们数量以打计,每个人能用的时间就不多了。
唉,如果观察后不用做数据处理,那做天文学家简直是太棒了。一年的大部分日子里,我们都得把从天文台回来带回来的原始数据处理成能被解读的有用数据,想想苦逼的摄影师会在照完照片后花费无数时间埋头做降噪,磨皮,提亮等等后期,你就知道我们的生活了。

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太阳穿过一个H-阿尔法滤镜的照片,照片由太阳黑子望远镜拍摄,要花上很多修正步骤才能把上方的原始图片变成下方图片的样子。

天文学家都有一个相同的任务,就是去除大气,望远镜和所使用设备所产生的干扰,从而确保他们最终用来分析的数据都是干净的。取决于数据的类型,修正步骤会花上几天到几周不等。好比说,上方的原始图片中人为影响和模糊的部分会影响分析于是我们做了13个独立的降噪步骤将图片修正到下面的状态。哦,当然喽,普通人可能并不觉得上下的图片有什么太大的区别。

当然,调整和修正数据并不算完。就说我现在的研究吧,我正在研究的恒星距离我们比较近,除了更年轻一些(这些恒星的年龄都在百万年级别,和太阳的数十亿年的年龄比起来年轻很多了),和太阳在大小与温度上都差不多。我正试图测量如果这些恒星附近有木星大小天体围绕运动时恒星自身“摆动”的情况。问题是我不能确信这些恒星们有卫星,所以我只我尽我所能计算看看观察到的结果是不是能符合我的预期。这种计算要靠跑程序,这种程序要不就是我自己写的要不就是从已有别人的程序中七拼八凑过来。天文学家可真像程序员,要说有区别就在于我们的程序目标更明确。

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我在亚特兰大的佐治亚州立大学工作,这可是在观测望远镜的数千公里外呢

嗯,假如,假如我在我那年轻的太阳身上确实找到了点什么,只可惜不是我想要的结果。也许是我找到的行星信号有些奇怪,那我就要看看问题到底出在哪。这个找错误的部分一般称为“数据解读”,我就需要发挥我天文学家的知识积累和物理学原理来解释我的数据。我当然不会一个人干这种活,通常会有一个小队的天文学家一起来讨论这些获得的数据到底表达了什么含义。小队的成员可能就是天天见面的同事,不过大多数情况下小队的成员会遍布世界各地,而我们彼此之前从未见过面。

一旦你确信你的发现有很高的置信度,就该写篇论文让世人知道你的成果了。在合作者间写稿和重审的过程会花上数周,而同行评议直到最终刊发甚至要花上数月。出席相关会议,让更多同行了解你的工作也是很重要的,这样他们才能以自己的专业经验给你反馈。会议总是相当重要的,尤其当与会者平时都散落在这个星球的各个角落时,这一点看起来就尤为突出。

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我可不仅只会搞学术喔,Salsa在和佐治亚理工学院莎莎俱乐部跳舞。照片摄于2010年。

我有说过工作之外的天文学家是什么样的吗?我个人是个舞痴,以前喜欢摇摆舞,莎莎舞,现在是探戈;我还在学院的合唱队里有一席之地;也曾经参与过水下曲棍球的运动。我了解的其他天文学家也都身怀隐藏属性,有些是艺术家,活动家,严谨的厨师,烤面包师,还有武术家和作家。你看,我们这群人,仰望星空也脚踏实地。

本文译自 IFLscience,由译者 萝卜头 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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