作者：王善钦

在《群雄逐鹿：超新星“猎手们”的内卷（上）》一文中我们介绍了不同时代居于主流地位的一些巡天望远镜，这类望远镜当前的王者代表是兹维基暂现源设备（ZTF）与泛星计划（PS）。

然而，这样的望远镜并不能做到赢者通吃。一些分布式的小口径、大视场望远镜构成的望远镜组也在围猎超新星的激烈竞争中获得了重要的一席之地，甚至在某些年份跻身年度超新星发现数目的前列。

此外，一些空间望远镜虽然在发现超新星的数目这方面不占优势，但却具备其独特的优势。这里，我们将介绍这两大类超新星“猎手”。

分布式的小口径、大视场望远镜

顾名思义，分布式、大视场、小口径望远镜项目的基本特点是：1、项目的多个望远镜分布于地球上的不同观测地点；2、每个望远镜的口径相对小，为便于分类，我们在这里认为地将那些通光口径不超过0.5米的望远镜定义为小口径望远镜；3、望远镜都是宽场望远镜。

按照启动时间顺序排列，使用这类望远镜的项目主要有“光学暂现源自动搜寻实验”、“望远镜自动操作装置移动天文系统”、“智利超新星自动搜寻”、“星明天文台巡天”、“意大利超新星搜寻项目”、“全天超新星自动巡天”、“小行星地球撞击最后警报系统”、“引力波光学暂现源观测者“与“全球超新星搜寻团队”。

光学暂现源自动搜寻实验

光学暂现源自动搜寻实验（Robotic Optical Transient Search Experiment ，ROTSE）分为两个阶段：ROTSE-I与ROTSE-III，曾在计划中的ROTSE-II未付诸建设，直接跳到ROTSE-III。

ROTSE-I由4个口径为11厘米的长焦广角镜头构成，视场为256平方度，相当于1300多个满月视面积；它因发现伴随伽玛射线暴GRB 990123的光学闪而成名。ROTSE-III将4台口径为0.45米的望远镜放置于4个位置。

2004-2014年，ROTSE共发现101颗超新星，其高峰期在2005年到2010年，每年发现的超新星数目依次是11（年度第7）、13（年度第9）、18（年度第7）、23（年度第5）、13与13（年度第9）。

望远镜自动操作装置移动天文系统

望远镜自动操作装置移动天文系统（Mobile Astronomical System of Telescope-Robots，MASTER）由多组口径为40厘米的望远镜构成，其前身于2002年在俄罗斯莫斯科附近被安装，但因为光污染严重而难以获得结果。

此后，MASTER小组先后在俄罗斯的5个地点、南非、西班牙与阿根廷设立了8个观测站点，每个观测站点安置2个1组的望远镜，每组望远镜视场为8平方度，相当于40多个满月视面积。如果只短暂曝光，用以观测亮于14等的天体，那么其视场可以达到800平方度，相当于4000多个满月视面积。

MASTER主要观测伽玛射线暴的光学余辉、近地小行星与超新星。2005-2010年间，MASTER发现的超新星数目的总数为13颗。2011-2021年间，它每年发现的超新星数目分别为23（年度第5）、54（年度第4）、45（年度第6）、50（年度第9）、65（年度第9）、48（年度第10）、40、109（年度第8）、267（年度第5）与105（年度第7）。

2022年元旦到现在（2022年11月7日），MASTER发现了71颗超新星，暂时位于年度第5名。

智利超新星自动搜寻

智利超新星自动搜寻（CHilean Automatic Supernova sEarch，CHASE）使用位于智利Chapel山上的6台0.41米口径的“全色自动光学监测与偏振测量望远镜”（Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry，PROMPT）中的4台执行巡天观测。PROMPT望远镜组被建设的初衷是在多个波段同时观测伴随伽玛射线暴的早期光学对应物（光学余辉）。这个词自身有“迅速的”的含义。

2007-2013，CHASE每年发现的超新星数目分别为2（年度第19）、30（年度第4）、37（年度第5）、25（年度第4）、23（年度第6）与20（年度第10）。2004年与2016年，CHASE各发现1颗超新星，此后不再发现超新星。在9年的执行过程中，CHASE共发现182颗超新星。

星明天文台巡天

星明天文台巡天（Xingming Observatory Sky Survey，XOSS）是一个业余天文爱好者项目。星明天文台位于新疆乌鲁木齐市甘沟乡小峰梁，设有4处观测点，于2007年开始运行。

在竞争激烈的超新星围猎中，XOSS表现不俗。2010-2021年，XOSS发现的超新星与新星的数目分别为4、9、7（年度第16）、4、9、13、9、16、18、30（年度第10）与42（年度第10）。

2022年元旦到现在（2022年11月7日），XOSS发现了51颗超新星，暂时位于年度第7名。

意大利超新星搜寻项目

意大利超新星搜寻项目（Italian Supernovae Search Project，ISSP）从1999开始发现超新星，但直到2010年，每年发现的超新星的数目都不超过5。

2011年，ISSP 第二阶段建立，拥有了7台位于不同站点的小望远镜，其中的2台施密特望远镜的口径分别为0.35米与0.28米。其他类型的望远镜的口径分别为0.53米、0.52米、0.50米、0.40米与0.25米。2011年的升级导致它在那一年年发现的超新星数目猛增到21（年度第6）。

2012-2017年，ISSP每年发现的超新星数目为15（年度第9）、19、14、20、17与18。虽然它在这几年发现的超新星数目稳定在14-20之间，但因为其他望远镜的竞争，这样的数目已经无法进入前10。至今为止，它发现了141颗超新星。

全天超新星自动巡天

全天超新星自动巡天（All Sky Automated Survey for SuperNovae，ASAS-SN)在美国夏威夷哈雷阿卡拉（Haleakala）天文台、智利塞拉托洛洛（Cerro Tololo）、美国得克萨斯的麦克唐纳（McDonald）天文台、南非萨瑟兰（Sutherland）与中国新疆天山的6个地方依次部署了6组（每组4个）口径为14厘米的望远镜。

2013年， ASAS-SN观测到15颗超新星。2014-2021年， ASAS-SN每年观测到的超新星数目分别是77（年度第7）、182（年度第4）、170（年度第7）、178（年度第6）、304（年度第6）、209（年度第6）、94（年度第6）与116（年度第7）。

2022年元旦到现在（2022年11月7日），ASAS-SN发现了60颗超新星，暂时位于年度第6名。至今为止，ASAS-SN发现的超新星超过1300颗。

小行星地球撞击最后警报系统

小行星地球撞击最后警报系统（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System，ATLAS）的第一台施密特望远镜（ATLAS-HKO）于2015年被安装在夏威夷的哈雷阿卡拉（Haleakala）天文台，修正镜/球面镜的口径为50/60厘米，视场是28.9平方度，相当于满月视面积的160倍。

尽管ATLAS也是以监测近地小行星为主要目标的项目，但同样是超新星的强有力猎手。2016年，ATLAS观测到210颗超新星（年度第5）。2017年，ATLAS的第二台一样的望远镜（ATLAS-MLO）被安装于夏威夷的莫纳罗亚(Mauna Loa) 天文台。那一年，ATLAS的两台望远镜观测到941颗超新星（年度第3）。2018-2021年，ATLAS发现的超新星分别为1395（年度第3）、2157（年度第3）、2508（年度第3）与2633（年度第3）。

2022年初，ATLAS 新增的2台一样的望远镜分别在南非天文台的萨瑟兰观测站与智利的索斯（El Sauce）天文台落成，从而使ATLAS的望远镜从2台增加到4台，也使ATLAS扫描完整个夜空的时间从48小时缩短到24小时，并消灭了南极附近天区的盲区。这个倍增使ATLAS也成为一个全球望远镜系统，也显然提高了ATLAS的竞争力。2022年1月22日，萨瑟兰观测站的望远镜首次观测到一颗小行星。

引力波光学暂现源观测者

引力波光学暂现源观测者（Gravitational Wave Optical Transient observer，GOTO）以观测千新星为目标。千新星是中子星与中子星或中子星与黑洞并合后抛出的物质形成的红外-光学现象。

GOTO于2017年投入观测。一开始，它只有1组4台0.4米口径望远镜，此后逐渐增加。它尚未观测到千新星，但在2019-2021年观测到的超新星数目分别为6、30（年度第9）与15。

2021年12月8日，位于La Palma的新望远镜被安装好之后，它共有16台望远镜，可同时拍摄100平方度的天空，相当于500多个满月的视面积。现在，GOTO正致力于在澳大利亚安装望远镜。

全球超新星搜寻团队

全球超新星搜寻团队（Global SuperNovae Search Team，GSNST）于2018年8月启动，在西班牙、智利、法国、加拿大、阿根廷、美国的9个站点放置9台望远镜，它们的口径在0.2-0.61米之间。现在，该小组正在计划增加6台0.41米望远镜。

2019-2021年，GSNST每年发现的超新星的数目分别是9、85（年度第7）与60（年度第8）。2022年元旦到现在（2022年11月7日），GSNST发现了12颗超新星，暂时位于年度第12名。

群狼战术还能持续吗？

分布式、小口径巡天望远镜采用的是群狼战术。这个战术的优点是可以24小时监测南北半球的夜空。它们会在大望远镜尚未及时重复扫描到某个天区时，抢先发现那些在近距离处爆发的超新星。作为对比，单望远镜每天只能观测10小时左右，且存在盲区。

这个策略使这类望远镜在某些时候发现的超新星数目位居前列。特别是ATLAS在这几年一直稳居超新星发现数目的第3名，且发现的超新星的数目的量级与前2名（ZTF与PS1）相同，这令人刮目相看。ATLAS之外的其他同类型望远镜这几年发现的超新星数目虽然普遍低于100，但却依然能够以数十颗的数目跻身前十。

这个战术的缺点是望远镜口径较小，在限定的曝光时间内只能观测到相对近、相对亮的超新星。与其相反，相对大口径的望远镜会观测到暗得多、远得多的超新星。当二者同时观测同一片天区时，大口径望远镜会比小口径望远镜更早发现超新星爆发。

随着更多较大口径望远镜的启动，这些小口径、分布式望远镜的生存空间也将进一步被挤压——大口径望远镜虽然大多数单独行动，但彼此间却无形中形成了夜空的割据，让小望远镜“钻空子”的概率不断降低。

空间望远镜项目

空间望远镜不受大气干扰、不受日夜限制，因此往往具备其独特优势。按照启动时间顺序排列，它们主要是哈勃空间望远镜、开普勒空间望远镜、盖亚卫星、尼尔·格勒斯雨燕天文台、凌星系外行星巡天卫星与詹姆斯·韦布空间望远镜。哈勃空间望远镜与盖亚卫星已在此前的文章中被介绍，此处我们介绍另外几个空间望远镜。

开普勒空间望远镜

2009年升空的开普勒空间望远镜（Kepler Space Telescope，开普勒）以发现系外行星为主要任务。它使用修正镜口径为0.9米的施密特望远镜，也是至今为止最大的太空施密特望远镜。它的视场高达115平方度，相当于600个满月面积、全球上空夜空面积的1/400分之一。

在开普勒执行任务的9.6年的时间里，它不仅发现了几千颗系外行星，也发现了61颗超新星。特别是，开普勒执行的“开普勒河外巡天”（Kepler Extra-Galactic Survey，KEGS）在2015-2018年共发现了37颗超新星，其中2008年发现34颗（年度第9）。

图：开普勒太空望远镜艺术想象图以及其视场的示意图。图片来源：NASA

开普勒发现的超新星都很年轻，很多是爆发后几小时内就被它发现。此外，开普勒在巡天时也会自动进行后续观测。这些特点非常有利于人们研究超新星的早期性质。

尼尔·格勒斯雨燕天文台

尼尔·格勒斯雨燕天文台（Neil Gehrels Swift Observatory）是NASA的多波段观测卫星，以探测伽玛射线暴（伽玛暴）及其X射线、紫外与光学余辉为核心任务。

它于2004年11月20日升空，预期寿命为2年，但运行至今已17年多，还在正常工作。一开始，它的名称是“雨燕”（Swift）；2019年1月，NASA为了纪念这个项目的首席科学家尼尔·格勒斯（Neil Gehrels，1952-2017），将其改名为现在的名称。以下我们简称其为“雨燕”。

图：雨燕天文台艺术想象图。图片来源：NASA

雨燕上面的伽玛射线探测器探测到伽玛暴之后，上面的X射线望远镜（XRT）与紫外-光学望远镜（UVOT）就会在几分钟时间内转到可以观测伽玛暴的位置，观测它们的X射线余辉与紫外-光学对应体。UVOT也因此可以用以发现超新星，特别是那些伴随伽玛暴的超新星。

至今为止，雨燕共发现10颗超新星，其中的SN 2008D是人类观测到的最年轻的超新星：在它爆发后瞬间出现的X射线和光学辐射都被当时正好对着它所在星系的雨燕卫星直接探测到。

凌星系外行星巡天卫星

凌星系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）也以观测系外行星为主要任务。TESS的预期寿命为2年，但至今已运行4年多，仍在正常工作。

图：在洁净间的TESS。图片来源：NASA

TESS上面有4个口径为10厘米的小望远镜，搭配的4个CCD的总视场达到2300平方度，相当于约12100个满月视面积，超过全天区域的5%。TESS在每个区域要持续观测至少27天（在此期间，它围绕地球公转2圈），因此它需要大约2年才可以扫描完全天的85%的区域。

在持续观测大片天区时，TESS也观测到超新星。例如，从2018年7月25日到8月22日，TESS在不到一个月的时间内发现6颗超新星。按一个月6颗的速度，这4年来，TESS发现的超新星应该达到200多颗。

詹姆斯·韦布空间望远镜

詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，JWST）于2021年12月25日升空。它的主镜口径为6.5米，是当前运行的最大的空间望远镜。由于JWST是典型的窄视场望远镜，其发现超新星的效率显然较低。至今（2022年11月7日）为止，它发现了4颗超新星。

图：2016年，被拼装好的JWST的主镜以及被折叠的副镜与支架。图片来源：NASA

由于JWST的主镜口径比同为空间望远镜的哈勃空间望远镜的主镜的口径（2.4米）更大得多，它更容易观测到更远的超新星，因此非常有利于观测极远距离的星系内爆发的超新星。

此外，由于JWST可以观测近红外与中红外波段，因此对于那些因太远产生严重红移的超新星，JWST也可以轻松观测到它们。这一点是其他所有超新星猎手无法具备的。

来源: 科普中国

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