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初露曙光 中大自製天文相機成功拍攝宇宙天象

發布日期: 2011-07-23    文/古明芳


 中央大學天文研究所助理教授木下大輔(Dr. Kinoshita Daisuke),七月上旬在鹿林天文台一米望遠鏡上,成功的安裝新型相機並拍攝到星象,該相機是由中大天文所儀器團隊自行研製的「NCUcam-1」,並採用新型的天文用科學等級全空乏CCD(fully depleted CCD)為其感光元件。該CCD特殊之處是,相較於傳統天文用CCD,在紅外光(波長為1000奈米)靈敏度達三倍以上。因此,其影像在近紅外光波段的效果如同穿透星雲一般,看到了可見光所看不到的星體。

穿雲透霧 紅外光也能看得到

 七月五日國際標準時間18:39:29—19:03:09,木下大輔與其團隊利用其自製天文相機成功拍下銀河外、距離地球有5000萬光年遠的螺旋星系NGC7331。

 七月六日國際標準時間14:53:42—15:37:02所拍攝的礁湖星雲M8(The Lagoon Nebula),展現不同色調的星團影像,照片左側的藍色星點550-700奈米、綠色星點700-820奈米、紅色星點是820-920奈米波段,是可見光天文相機未能拍出的影像,彷彿穿雲透霧,星雲後的星星一一在全空乏CCD相機之下現形了!

克服萬難 自製天文相機

 木下大輔從小喜歡拆解機器,從卡匣式錄音機、筆記型電腦、相機都難逃魔手,只為了要滿足「為什麼它會如此運作」的好奇心。這份好奇心也讓他從日本到了台灣中央大學之後,在兩米天文望遠鏡計畫中,開啟了他自製天文相機的契機。

 木下大輔說,台灣的天文學者從國外回來任教之後,有「急起直追」的壓力,所以選擇購買現有儀器來觀測,但是,「接下來的選擇不一樣」,他強調,購買儀器很容易,但科學團隊無法累積設計、測試、維修、軟體撰寫、資料分析等經驗,更無法訓練具有從機械、光學、電子、資訊工程的完整科學團隊。因此,木下大輔說,當他們選定了科學目標之後,便開始著手設計天文相機。

 木下大輔說,自製天文相機有幾個優勢,一來提升台灣自製研發能力,自製相機可以看到許多不同於一般採購相機的內容,其次是累積相關經驗之後,有利於未來開發新相機和外單位合作的機會。

 團隊成員之一的吳景煌負責設計儀器的電路設計跟機構設計及組裝,參考資料相當有限,參照現有一般的天文相機的設計,加以改良。

 吳景煌表示,自製天文相機內部對於真空度、超低溫零下一百度冷凍的要求,都是他們從未碰過的挑戰。因此他們向許多專業廠商諮詢,慢慢摸索出技術。

高波段光波 無所遁形

 中大參與了美國國務院提出的「泛星計畫(Pan- STARRS)」,美國利用夏威夷望遠鏡,用來搜尋太空中任何可能撞擊地球的天體,該計畫有美國、德國、英國等大學團隊加入,台灣是亞洲唯一加入的代表。但是,泛星計畫無法追蹤有變化的天體,此由中大鹿林天文台二米望遠鏡負責追蹤泛星計畫各種瞬間的變化。

 然而,是否能成功追尋瞬變星象,「天文望遠鏡鏡片本身的優劣之別不大,關鍵在於儀器」,木下大輔三年前開始規畫設計新的分光鏡將望遠鏡所觀測的光訊號,分濾成r’、 i’、z’、y波段,在近紅外線譜段有很高的靈敏度,觀測效率較目前的相機高出三倍,且能「看到可見光相機看不到的影像」。

 由於肉眼可見光波段介於380-760奈米,無法辨析宇宙中重雲疊霧的星雲,然而,採用中大自製全空乏CCD相機,在較長波段 (約800-1000奈米) 可達到特別高靈敏度,同時幾乎不會出現干涉條紋。雙色濾光鏡會分裂光束,並且在四個不同波段之訊號會同時被正確地記錄藉由過濾天空狀況之變化與目標亮度之變化,我們能夠得到精確之顏色測量。
這些優點不僅可充份發揮鹿林兩米望遠鏡功能,帶領台灣在國際天文觀測上佔有一席之地,更可讓望遠鏡進行y波段觀測時,能有更多的新發現。

中大自製天文相機 NCUcam-1,成功拍攝宇宙天象。左為日籍教授木下大輔,右為專任助理吳景煌。陳如枝攝
中大自製天文相機 NCUcam-1,成功拍攝宇宙天象。左為日籍教授木下大輔,右為專任助理吳景煌。陳如枝攝

更新日期: 1970-01-01 文章分類: 焦點新聞 瀏覽人次: 2263