京都大學(xué)岡山天文臺新觀測系統(tǒng)“TriCCS”將開始全面啟用

2021年5月12日，佳能1宣布新天文觀測系統(tǒng)“TriCCS2”將于2021年8月2日開始全面啟用運行。該系統(tǒng)搭載佳能超高感光度CMOS影像傳感器，安裝在京都大學(xué)岡山天文臺(位于岡山縣淺口市)的Seimei望遠鏡中。

安裝了“TriCCS”的Seimei望遠鏡
(圖像由京都大學(xué)岡山天文臺提供)

搭載35mm Full Size超高感光度CMOS
影像傳感器“LI3030SAM”的相機

       京都大學(xué)岡山天文臺于2018年設(shè)立，用于觀測從可見光到近紅外光區(qū)域的Seimei望遠鏡從2019年2月開始運行，從那時起，世界各地的天文學(xué)家就開始利用這臺望遠鏡進行研究活動。新觀測系統(tǒng)“TriCCS”能夠高速探測捕捉多個波長的光，可專門應(yīng)用于觀測遙遠宇宙空間中的暗天體以及亮度急劇變化的天體等。

       “TriCCS”觀測系統(tǒng)搭載了佳能35mm Full Size超高感光度CMOS影像傳感器“LI3030SAM”（2020年10月發(fā)售）等技術(shù)，憑借19μm×19μm(微米)的像素，實現(xiàn)了即使在0.0005lux(勒克斯)3的低照度環(huán)境下也能進行拍攝的超高感光度，同時，也減少了隨著像素變大而可能增加的噪聲。同時，還能夠以高達98fps(frames per second)的速度進行拍攝。通過搭載該傳感器，能夠同時觀測到超新星、中子星和黑洞等天體發(fā)出的多個波長的光，而這些天體因處于極為遙遠的黑暗中或亮度變化快速通常都很難被觀測到。此外，與搭載了佳能超高感光度CMOS影像傳感器的東京大學(xué)木曾天文觀測臺“Tomo-e Gozen”觀測系統(tǒng)相連動，能夠在數(shù)日內(nèi)針對所發(fā)現(xiàn)的超新星進行跟蹤觀測。

       今后，佳能作為一家具有深厚光學(xué)技術(shù)歷史積淀的影像公司，會不斷研發(fā)提升并活用自身的技術(shù)實力，為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出貢獻。

■ 關(guān)于“TriCCS”觀測系統(tǒng)中所搭載的超高感光度CMOS影像傳感器
       <京都大學(xué)大學(xué)院 理學(xué)研究科 附屬天文臺 岡山天文臺 松林和也 特定助教>
       宇宙中的大部分天體都是黑暗的，因此觀測時就需要有同時具備高感光度和低噪聲性能的傳感器。佳能“LI3030SAM”影像傳感器既實現(xiàn)了高感光度和低噪聲，還能夠以高達98fps的速度進行拍攝，因此作為探測器應(yīng)用在“TriCCS”觀測系統(tǒng)上。一般的CMOS傳感器感光度低，而“LI3030SAM”即使在波長800nm附近也具備高感光度，這也是其被選用的原因之一。我希望能夠利用佳能的影像傳感器優(yōu)勢捕捉新的天體現(xiàn)象，為人類去解開更多未知的宇宙之謎。也希望將來佳能的傳感器技術(shù)能夠朝著更高感光度和更高像素的方向不斷進步。

1. 為方便讀者理解，本文中佳能可指代：佳能（中國）有限公司，佳能股份有限公司，佳能品牌等。
    
2. Tricolor CMOS Camera and Spectrograph的縮寫。
    
3. 新月的月光亮度約為0.01lux。
    

參考信息：

■ 關(guān)于“TriCCS”
       “TriCCS”觀測系統(tǒng)能夠同時捕獲從可見光到近紅外光區(qū)域的三種顏色（三色）圖像。佳能的超高感光度CMOS影像傳感器“LI3030SAM”和“35MMFHDXSMA”（2019年3月發(fā)售）作為天體發(fā)射光（光的強度）探測器搭載在該系統(tǒng)中。

       作為檢測光強度的機制，首先，使用能夠選擇性地透射和反射g波段、r波段、i/z波段波長光1的雙色鏡或濾波器進行分光，并將其發(fā)送到三臺相機。此時，利用安裝在三臺相機中的超高感光度CMOS影像傳感器的特性，同時高速獲取通過三種不同波長的光所看到的圖像，由此，可以檢測到天體微弱的、在短時間內(nèi)的光強度變化。

       對于宇宙中各種各樣的現(xiàn)象，“TriCCS”觀測系統(tǒng)能夠進行高速度、多個波長同時動態(tài)拍攝，從而實現(xiàn)了科學(xué)地觀測重要的天體，如恒星進化較后階段的超新星、中子星和黑洞等，在解開宇宙和生命起源之謎方面?zhèn)涫芷诖?/p>

1. 可以獲取g波段（波長：400～550nm），r波段（波長：550～690nm），i波段（波長：690～815nm）或z波段（波長：815～925nm）三種波長數(shù)據(jù)。g/r/i/z波段是天文學(xué)領(lǐng)域?qū)ΣㄩL范圍的叫法。
    

■ 使用“TriCCS”觀測系統(tǒng)所拍攝到的數(shù)據(jù)（京都大學(xué)岡山天文臺/東京大學(xué)提供）

近鄰星暴星系M82
曝光時間10秒×10張 視野11.9'×6.7'
近鄰星暴星系：距離地球較近的星系，其中誕生了大量的新星。

近鄰星系M51
曝光時間10秒×10張 視野11.9'×6.7'

行星狀星云M97
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球狀星團M13
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