群雄逐鹿：超新星“獵手們”的內(nèi)卷（下）

作者 王善欽

在超新星搜尋的過(guò)程中，除了本系列前兩篇（上、中）介紹的那些項(xiàng)目之外，還有其他重要的“獵手”也發(fā)揮了重要的作用，其中一些“獵手”發(fā)現(xiàn)超新星的數(shù)目在某些年度躋身前十甚至前五。

根據(jù)所使用的望遠(yuǎn)鏡的特征與運(yùn)行的模式，我們可以這些獵手分為兩大類(lèi)：其他地面超新星巡天項(xiàng)目與個(gè)體天文學(xué)家。

其他地面超新星巡天項(xiàng)目

除了前兩篇與本篇前半部分介紹的望遠(yuǎn)鏡之外，還有其他一些不屬于以上類(lèi)型的項(xiàng)目也在競(jìng)爭(zhēng)激烈的超新星搜尋中獲得一席之地。下面我們按照啟動(dòng)時(shí)間依次了解它們。

光學(xué)引力透鏡實(shí)驗(yàn)

“光學(xué)引力透鏡實(shí)驗(yàn)”（Optical Gravitational Lensing Experiment，OGLE）由華沙大學(xué)主導(dǎo)，被分為I、II、III與IV階段，分別于1992-1995、1996-2000、2001-2009與2010-現(xiàn)在執(zhí)行。OGLE-I使用1米望遠(yuǎn)鏡。OGLE-II開(kāi)始使用1.3米望遠(yuǎn)鏡。

相比其他大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡，它的視場(chǎng)并不大，僅為35角分乘35角分，即0.34平方度。即使如此，它的視場(chǎng)也達(dá)到了滿月視場(chǎng)的近2倍。在OGLE-IV之前，OGLE只發(fā)現(xiàn)了5顆超新星；在OGLE-IV期間的2012-2020年，OGLE每年發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為52（年度第5）、146（年度第4）、206（年度第3）、240（年度第3）、207（年度第6）、142（年度第7）、89（年度第7）、107（年度第9）與6，累計(jì)數(shù)目為1199。

暗物體搜尋實(shí)驗(yàn)

“暗物體搜尋實(shí)驗(yàn)”（Expérience pour la Recherche d'Objets Sombres，EROS）于1990年開(kāi)始啟動(dòng)第一階段。從1996年開(kāi)始，它使用一臺(tái)1米MarLy望遠(yuǎn)鏡，與2個(gè)視場(chǎng)都為1平方度的CCD相機(jī)搭配，執(zhí)行第二階段，用10%的觀測(cè)時(shí)間搜尋超新星。

1997-2000年間，EROS每年發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為10（年度第5）、13（年度第5）、28（年度第3）與14（年度第5），累計(jì)發(fā)現(xiàn)65顆超新星。2000年，EROS參與了歐洲超新星宇宙學(xué)聯(lián)合會(huì)（European Supernova Cosmology Consortium）。后者在1999年發(fā)現(xiàn)了10顆（年度第6）超新星。

昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡

8.2米口徑的昴星團(tuán)（Subaru）望遠(yuǎn)鏡也參與了超新星的巡天觀測(cè)。2002年，它執(zhí)行了“昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡高紅移超新星”（Subaru high-redshift supernova）項(xiàng)目，尋找高紅移Ia型超新星，發(fā)現(xiàn)18顆超新星（年度第5）。

2014與2015年，它執(zhí)行了“昴星團(tuán)/頂級(jí)最高相機(jī)”（Subaru/Hyper Suprime-Cam）項(xiàng)目，其視場(chǎng)為1.5平方度，約為8個(gè)滿月的視面積；在那兩年，它分別發(fā)現(xiàn)21與60（年度第10）顆超新星。

超新星遺珍巡天與加拿大-法蘭西-夏威夷望遠(yuǎn)鏡

“超新星遺珍巡天”（SuperNova Legacy Survey，SNLS）使用加拿大-法蘭西-夏威夷望遠(yuǎn)鏡（Canada-France-Hawaii telescope，CFHT），于2003-2008年執(zhí)行，共發(fā)現(xiàn)了82顆以上超新星。

2009年，CFHT發(fā)現(xiàn)37顆超新星（年度第5）。 2008-2009年，CFHT執(zhí)行了“后發(fā)座與室女座暫現(xiàn)源研究”（Coma and Virgo Exploration for Transients）項(xiàng)目，分別發(fā)現(xiàn)了3與29顆（年度第6）超新星。

臺(tái)灣超新星巡天

臺(tái)灣超新星巡天（Taiwan Supernovae Survey）使用鹿林天文臺(tái)的1米口徑望遠(yuǎn)鏡，于2004-2007年執(zhí)行，共發(fā)現(xiàn)了15顆超新星。在執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的望遠(yuǎn)鏡巡天之前，該天文臺(tái)在2003年發(fā)現(xiàn)了1顆超新星。因此它共發(fā)現(xiàn)16顆超新星。

清華-中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)暫現(xiàn)源巡天

“清華-中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)暫現(xiàn)源巡天”（Tsinghua-NAOC Transient Survey，TNTS）使用修正鏡/球面鏡口徑為0.6米/0.9米的施密特望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行巡天任務(wù)。2012-2019年，TNTS發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為9、39（年度第7）、29、22、29、27、35（年度第8）與19。

Kiso 超新星巡天

Kiso 超新星巡天（Kiso Supernova Survey，KISS）使用位于日本長(zhǎng)野Kiso天文臺(tái)的1.05米口徑的Kiso施密特望遠(yuǎn)鏡，它搭載的Kiso寬場(chǎng)相機(jī)的視場(chǎng)為4.84平方度，相當(dāng)于25個(gè)滿月視面積。

KISS致力于尋找超新星爆發(fā)后極短時(shí)間內(nèi)發(fā)出的激波突破輻射。從2012年4月運(yùn)行至今，KISS已經(jīng)發(fā)現(xiàn)21顆超新星。

暗能量巡天

2012年，Blanco望遠(yuǎn)鏡搭配暗能量相機(jī)（Dark Energy Camera，DECam），執(zhí)行暗能量巡天（Dark Energy Survey，DES）。DECam的視場(chǎng)約為3.8平方度，相當(dāng)于20個(gè)滿月區(qū)域，像素為5.7億。

從2012到2017年，DES用Blanco望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為5、18、67（年度第8）、135（年度第5）、91（年度第8）、111（年度第8）。

Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行的其他項(xiàng)目

從2013年到2022年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行以當(dāng)前非常熱門(mén)的超亮超新星與千新星（它們伴隨引力波）為主要目標(biāo)，執(zhí)行了多個(gè)項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)了大量超新星。

2013-2015年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行高頻次暫現(xiàn)源巡天（High Cadence Transient Survey，HiTS）項(xiàng)目，觀測(cè)到超過(guò)120顆超新星，其中2015年發(fā)現(xiàn)87顆（年度第8）。

2016年與2018年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行“再電離時(shí)期超亮超新星”（Superluminous Supernovae in the Epoch of Reionization）項(xiàng)目，共發(fā)現(xiàn)38顆超新星。

2019年，Blanco望遠(yuǎn)鏡參與“暫現(xiàn)源觀測(cè)全球接力觀測(cè)”（Global Relay of Observatories Watching Transients Happen）項(xiàng)目，以暗能量相機(jī)-GROWTH（DECam-GROWTH）為名發(fā)現(xiàn)192顆超新星（年度第7）。

2019-2021年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行“暗能量引力波”（Dark Energy Survey Gravitational Wave，DESGW）項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)量分別為39、39（年度第8）與9。

2021年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行“暗能量相機(jī)中等紅移暫現(xiàn)源巡天”（DECam Survey of Intermediate Redshift Transients，DESIRT）項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)了355顆超新星（年度第5）。

2022年，Blanco望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行千新星與暫現(xiàn)源項(xiàng)目（Kilonova and Transients Program，KNTraP），至今為止未發(fā)現(xiàn)千新星，但發(fā)現(xiàn)了6顆超新星。

SkyMapper

SkyMapper望遠(yuǎn)鏡位于賽丁泉天文臺(tái)，主鏡口徑為1.35米，副鏡口徑為0.69米，上面搭載的相機(jī)的視場(chǎng)是5.7平方度，約為滿月視面積的30倍。2013、2015-2017年，SkyMapper發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為5、5、18與58（年度第10）。

韓國(guó)微引力透鏡望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)

韓國(guó)微引力透鏡望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)（Korea Microlensing Telescope Network，KMTNet）于2014年在CTIO智利站點(diǎn)、南非天文臺(tái)與澳大利亞賽丁泉天文臺(tái)分別安裝1臺(tái)口徑為1.6米的望遠(yuǎn)鏡。每個(gè)望遠(yuǎn)鏡搭配像素為3.24億的相機(jī)，視場(chǎng)為16平方度，相當(dāng)于84個(gè)滿月區(qū)域。2015年10月，該項(xiàng)目開(kāi)始正式運(yùn)行。

KMTNet每年有半年時(shí)間通過(guò)微引力透鏡確認(rèn)系外行星，剩下的半年尋找超新星、小行星、河外星系。2015-2018年，KMTNet執(zhí)行KMTNet超新星項(xiàng)目（KSP）。

令人驚奇的是，盡管有3臺(tái)口徑都比ZTF使用的望遠(yuǎn)鏡更大的望遠(yuǎn)鏡，且每臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)都達(dá)到了16平方度，KMTNet并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大量超新星。至今為止，沒(méi)有其發(fā)現(xiàn)的批量超新星的數(shù)據(jù)被釋放，只能找到零散的論文，證明其發(fā)現(xiàn)了一些超新星，但具體數(shù)量不確定。

紫金山天文臺(tái)-清華超新星巡天

“紫金山天文臺(tái)-清華超新星巡天”（PMO-Tsinghua Supernova Survey，PTSS）的首字母縮寫(xiě)，使用紫金山天文臺(tái)位于盱眙觀測(cè)站的修正鏡/球面鏡口徑為1.05米/1.20米施密特望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行觀測(cè)。2016-2019年，PTSS發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目分別為47、58（年度第9）、29（年度第10）與11。

距離小于40 Mpc的巡天

“距離小于40 Mpc的巡天”（Distance Less Than 40 Mpc survey，DLT40）項(xiàng)目以距離小于40 Mpc（1.3億光年）內(nèi)爆發(fā)的超新星為目標(biāo)。該項(xiàng)目租用1臺(tái)PROMPT望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行巡天觀測(cè)，于2017年啟動(dòng)，至今（2022年11月7日）為止共發(fā)現(xiàn)了40顆超新星。

“樹(shù)形仙人掌”

近年來(lái)，此前執(zhí)行CSS項(xiàng)目的位于Lemmon山上的1.5米口徑的望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始被用于執(zhí)行新的任務(wù)，用于搜尋伴隨引力波的千新星，項(xiàng)目名稱(chēng)為“在引力波（被探測(cè)到）之后使用亞利桑那的天文臺(tái)的搜尋”（Searches After Gravitational-waves Using ARizona Observatories），英文簡(jiǎn)稱(chēng)為SAGUARO，對(duì)應(yīng)“樹(shù)形仙人掌”（亞利桑那州多沙漠，有很多樹(shù)形仙人掌）。SAGUARO項(xiàng)目至今未發(fā)現(xiàn)伴隨引力波的光學(xué)暫現(xiàn)源，但發(fā)現(xiàn)了12顆超新星。

引力波Inaf團(tuán)隊(duì)

GRAWITA項(xiàng)目是“引力波Inaf團(tuán)隊(duì)”（the GRAvitational Wave Inaf TeAm）的縮寫(xiě)。INAF是意大利的國(guó)家天體物理研究所（Istituto Nazionale di Astrofisica）的縮寫(xiě)。GRAWITA使用甚大望遠(yuǎn)鏡巡天望遠(yuǎn)鏡（VLT Survey Telescope，VST）搜尋伴隨引力波的千新星。

VST的主鏡口徑為2.65米，視場(chǎng)為1平方度，相當(dāng)于滿月面積的5倍。它搭配一個(gè)像素為2.68億的相機(jī)。雖然尚未發(fā)現(xiàn)千新星，但GRAWITA發(fā)現(xiàn)了9顆超新星。

個(gè)體天文學(xué)家的貢獻(xiàn)

除了項(xiàng)目模式（包括業(yè)余天文學(xué)家合作項(xiàng)目），以個(gè)人名義搜尋超新星并發(fā)布觀測(cè)結(jié)果的模式在過(guò)去100多年中始終存在。這些天文學(xué)家既有職業(yè)天文學(xué)家，又有業(yè)余天文學(xué)家。

截至2022年，發(fā)現(xiàn)超新星超過(guò)100顆的個(gè)人天文學(xué)家分別是：Puckett與合作者（376顆）、Jack Newton與Puckett（201顆）、板垣公一（Koichi Itagaki，159顆）、Stu Parker（159顆）、Tom Boles（148顆）、Berto Monard（144顆）、茲維基（123顆）、穆勒（106顆）。

發(fā)現(xiàn)超新星的數(shù)目在30-100之間的個(gè)人天文學(xué)家有：Christian Pollas（91顆）、Charles Kowal（81顆）、Mark Armstrong（64顆）、Robert McNaught（63顆）、Roberto Antezana（57顆）、Paul Wild（47顆）、Marina Wischnjewsky（45顆）、Mike Schwartz（45顆）、Robert Evans（43顆）、Ron Arbour（42顆）、Miklos Lovas（36顆）、Milton Humason（32顆）.

發(fā)現(xiàn)超新星的數(shù)目在10-30之間的個(gè)人天文學(xué)家有：Claude Cornen（29顆）、Dennis Denisenko（27顆）、Doug Rich（27顆）、Giancarlo Cortini（26顆）、Leonida Rosino（21顆）、L. E. Gonzalez（19顆）、Saul Perlmutter（17顆）、Grzegorz Duszanowicz（14顆）、青木昌勝（Masakatsu Aoki，14顆）、Peter Marples（14顆）、Robin Chassagne（14顆）、G. Altavilla與合作者（13顆）、Jaroslaw Grzegorzek（13顆）、Masaki Tsuboi（13顆）、Enrique Chavira（10顆）、Konrad Rudnicki（10顆）、R. Gibbons（10顆）、Reiki Kushida（10顆）、（10顆）、（10顆）、（10顆）、（10顆）。

2014-2021年，沒(méi)有個(gè)人進(jìn)入年度前10，2022年元旦至今（2022年11月8日），板垣公一以8顆超新星的數(shù)量暫時(shí)位居年度第10，也是唯一進(jìn)入前10的個(gè)體天文學(xué)家，他本人是一名業(yè)余天文學(xué)家。

超新星之外

過(guò)去一些年蓬勃發(fā)展的超新星巡天項(xiàng)目不僅使人類(lèi)觀測(cè)到的超新星的數(shù)量猛然增加，還觀測(cè)到一些比普通的超新星更罕見(jiàn)的現(xiàn)象，如亮度遠(yuǎn)超過(guò)普通超新星的超亮超新星、黑洞瓦解并吞噬恒星物質(zhì)導(dǎo)致的潮汐瓦解事件、中子星-中子星/黑洞并合導(dǎo)致的千新星、一些來(lái)源還未確定的明亮且快速演化的光學(xué)暫現(xiàn)源，等等。

這些光學(xué)暫現(xiàn)源的發(fā)生頻率遠(yuǎn)低于超新星，因此每年被發(fā)現(xiàn)的數(shù)目也遠(yuǎn)低于超新星。盡管如此，這些珍貴的光學(xué)暫現(xiàn)源自身也是超新星獵手們的重要對(duì)象；上面列舉的一些項(xiàng)目中，有一些以千新星為主要目標(biāo)，以發(fā)現(xiàn)超新星為其副產(chǎn)品。

隨著未來(lái)更多強(qiáng)大的光學(xué)暫現(xiàn)源巡天項(xiàng)目的運(yùn)行，人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的超新星、千新星、潮汐瓦解事件等事件的數(shù)目都會(huì)大大增加，從而使光學(xué)暫現(xiàn)源的研究進(jìn)入新的黃金時(shí)代。

總結(jié)

在過(guò)去的100多年間，人類(lèi)觀測(cè)到的超新星的數(shù)目迅速增加，這也大大促進(jìn)了對(duì)超新星的分類(lèi)研究。

超新星巡天觀測(cè)發(fā)展的主線：一開(kāi)始，“寬場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡+人工值守+傳統(tǒng)底版”模式為主導(dǎo)；然后“窄場(chǎng)+自動(dòng)觀測(cè)+CCD成像”模式一度成為勝者；最后，“寬場(chǎng)+自動(dòng)觀測(cè)與CCD成像模式”結(jié)合了前兩個(gè)模式的優(yōu)點(diǎn)，成為過(guò)去20年的主流模式。

在最后一種模式中，一些搭配高性能CCD的具有相對(duì)較大口徑的寬場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡占據(jù)了制高點(diǎn)。這也是將來(lái)超新星巡天領(lǐng)域發(fā)展的主流方向之一。另一方面，分布式望遠(yuǎn)鏡有可能可能被各自替換為更大口徑的望遠(yuǎn)鏡，再創(chuàng)輝煌，這是未來(lái)這一領(lǐng)域的發(fā)展的一個(gè)可能方向。

注記

需要注意到是，本文統(tǒng)計(jì)數(shù)字大多來(lái)自https://www.rochesterastronomy.org/snimages/snstatsall.html，少數(shù)為作者根據(jù)各望遠(yuǎn)鏡主頁(yè)修正。由于統(tǒng)計(jì)可能不完備，因此上述數(shù)字只能作為一個(gè)數(shù)字的下限，部分項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的超新星的真實(shí)數(shù)目可能會(huì)略高于統(tǒng)計(jì)。

例如，rochesterastronomy網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)出的ATLAS過(guò)去一些年（截至2022年11月7日）發(fā)現(xiàn)的超新星數(shù)目為10862，但ATLAS官方網(wǎng)站（https://atlas.fallingstar.com/）給出的數(shù)字則為13110，是前者的1.2倍。顯然后者更可靠。

這也意味著，rochesterastronomy網(wǎng)給出的歷年數(shù)字可能有縮水?？s水的原因有以下兩種原因之一或全部：（1）rochesterastronomy網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)時(shí)漏掉一些；（2）某項(xiàng)目的官方網(wǎng)站只記載該項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的超新星，而不僅僅是首先發(fā)現(xiàn)的超新星，也包括其他望遠(yuǎn)鏡先發(fā)現(xiàn)、該項(xiàng)目后發(fā)現(xiàn)的超新星；而rochesterastronomy只統(tǒng)計(jì)首先發(fā)現(xiàn)的情況。個(gè)人認(rèn)為第二種情況占主要因素。