我国科学家参与的世界首个覆盖五大洲的自动天文台网络建成

　　近日，西班牙高等科学研究理事会安达卢西亚天体物理研究所完成了伽玛暴与瞬变源观测系统（Burst Optical Observer and Transient Exploring System, BOOTES）的全球部署。这是世界上第一个全球性的自动望远镜网络。其站点分布于西班牙（两个站点）、新西兰、中国、墨西哥、南非和智利，是目前同类网络中最为完整的一个。BOOTES各站点软硬件配置基本相同，是一个同构的程控自主天文台（Robotic Autonomous Observatory，RAO）网络，可以作为一个整体协同开展科学观测，监测天空和配合空间卫星开展随动观测任务。

　　BOOTES由安达鲁西亚天体物理研究所主导，马拉加大学等许多西班牙科研机构和国际合作伙伴共同参与。该网络的第四号观测站（BOOTES-4）由中国科学院云南天文台、中国科学院国家天文台与安达鲁西亚天体物理研究所合作建设，部署在云南天文台丽江观测站。

图1 伽玛暴与瞬变源观测系统网络在五大洲七个台站的地理分布状况。这是第一个实现此目标的自动望远镜网络（来源：IAA-CSIC/UMA/INTA)。

　　项目首席科学家、安达卢西亚天体物理研究所阿尔伯特·卡斯特罗-蒂拉多教授（Alberto J. Castro-Tirado）表示：“1998年，BOOTES第一个台站在西班牙国家太空科技研究所（韦尔瓦）的支持下在该所建成，此后该系统经过近二十五年的不断努力终于完成。它是第一个在各大洲都拥有站点的全自动望远镜网络，因此在科学上具有里程碑式的意义。”

　　为什么要建设BOOTES？

　　暂现源是一类会短暂出现并突然释放出巨大能量的天文现象。BOOTES的主要科学目标就是快速瞄准并自动化观测这一类天体现象，借助网络中望远镜的实时自动响应功能开展对这类天体的进一步研究。

　　伽马射线暴作为典型的一类暂现源，是宇宙中最强烈的爆发现象，通常与大质量恒星的死亡相关联。一般来说，伽玛暴通常由空间科学卫星发现并将其基本信息通告到科学研究社区，天文学家们对这些源进行后随观测进而开展深入研究。BOOTES网络的部署将为这类现象的研究提供支持。它的快速指向能力可帮助天文学家们及时捕捉伽马射线暴并展开后随观测。

　　除了伽马射线暴，BOOTES网络还将开展很多其他的研究任务，比如中微子、引力波，甚至包括彗星、小行星、变星和超新星爆发等。同时，它持续凝望着夜空，能监测空间碎片和其他可能对地球有威胁的天体。

　　BOOTES的科学亮点

　　BOOTES针对暂现源的快速后随观测可以从爆发最开始的几秒持续到晚期，观测结果可以用来限制理论模型。它在近年的许多重要科学成果中作出了特别的贡献，比如：

• 2017年，位于墨西哥的BOOTES-5台站对GW170817的观测。该事件是人类历史上第一次观测到引力波暴的电磁对应体，而BOOTES网络是西班牙唯一观测到该事件的设备。这次爆发现象是由两颗中子星的合并导致，首次实现了利用光学波段和引力波数据针对同一个源的同时研究，开创了天文学的新纪元。
• 2020年，BOOTES网络的观测为限制银河系中产生的一个持续时间很短的射电暴发做出了贡献，在《自然》杂志上发表的三篇论文揭示了产生该事件的背后实际上是一个有强磁场的中子星。因为对快速射电暴的起源做出了启示，该研究被《自然》与《科学》杂志评选为当年的年度十大进展之一。
• 2021年，BOOTES的观测为中子星的巨型磁耀斑研究做出了贡献。该工作发现在磁耀斑的不同脉冲中，即使在短短的十分之一秒内，磁星释放出的能量也相当于太阳十万年内产生能量的总和。详细的分析显示在爆发的高峰期可以有多个脉冲的存在。这些结果为仍然鲜为人知的巨型磁耀斑研究提供了启示，相关论文发表在《自然》杂志上。

　　BOOTES在中国

　　坐落在中国科学院云南天文台丽江天文观测站的BOOTES-4望远镜是该望远镜网络的第4个站点。该望远镜从2010年的程控自主望远镜（RAO）国际研讨会后开始建设，于2012年2月正式落成，是我国境内首台专业级全自动望远镜。BOOTES-4建成后，成为BOOTES望远镜网络中的重要观测节点，主要进行伽玛暴余辉和其他瞬变源的光学观测、变源的长期监测等，已多次发表伽玛暴观测快报，并与望远镜网络中其余节点开展联合观测任务。依托该望远镜，云南天文台还举办了三届“RTS2（程控望远镜系统2）国际研讨会”，推动了程控望远镜技术在国内的推广和应用。目前，该望远镜主要由云南天文台丽江天文观测站运维团队负责运维，运行状态良好。

图2 位于中科院云南天文台丽江观测站的BOOTES-4

图3 BOOTES-4落成时各方代表合影留念

　　“BOOTES的完成可谓是一个巨大的成功，因为它是在人力和预算投入都远低于同类项目的条件下实现的。项目在北半球有四个台站，南半球有三个台站，因此可以保证至少总有一台望远镜可以覆盖南天和北天的夜空，这使得该系统可以高效地监测变源。由于所有的台站都已经开始运行，因此也可以将它们协调成为一个覆盖全球的单一天文台。我们将在10月于马拉加举办的机器人自动观测研讨会上展示其观测潜力。”卡斯特罗-蒂拉多教授指出。他总结道：“三十年前，当我在丹麦完成博士论文时就有了这个项目的设想，对我而言，这个梦想终于照进了现实。”