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英国人非常保守,到英国进修,必须先补习一段时间英语,考试合格才能去学校或研究所。我们当时的身份很滑稽,出国前已定名为访问学者,英文名称是visiting scholar。学习一段人家的英语之后才发现,这种英文叫法并不普通。要么就简称为访问者(visitor),要么就称访问天文学家(visiting astronomer)等等。在英国的一个小镇又这样折腾了一个多月。由于笔者英语较好,提前离开去皇家爱丁堡天文台报到。在此之前都是集体行动,所有的安排都由中国驻英使馆教育处负责。后来,一个人去报到,才发现困难不少。爱丁堡是苏格兰的首府,当地人都讲苏格兰英语,像是另一种外语,实在是令人头痛。
皇家爱丁堡天文台是一个十分古老的天文台,建于1818年。在英国,凡冠以皇家名称的都标志着等级至高。英国一共有两个皇家天文台——皇家格林尼治天文台和皇家爱丁堡天文台。英国人对天文学情有独钟,它和大英帝国的历史密切相关。大英帝国称霸世界时,号称日不落国,靠炮舰到处侵略,海上航行必须要用天文导航。世界经度的划分就以格林尼治天文台为起点。到了20世纪中叶以后,英国的科学技术日渐落后,不仅无法与美国相比,就连苏联、德国、法国等也在许多领域走在了前沿。
在这种形势下,英国的科技战略是保住重点学科。英国科技的最高机构叫做科学与工程研究委员会(Science and Engineering Research Council,SERC),在它下属的四个部门中,有一个部门就是天文学。笔者在英国时,SERC的主席曾访问皇家爱丁堡天文台,他在报告中虽一再称经费不足,但却强调在天文学的投资一定要保证。
爱丁堡天文台的研究方向就是依托它在海外的两台望远镜。夏威夷的红外望远镜主要从事星系和恒星的红外观测。其中,他们对剑桥的3C射电源逐一作了红外测光,取得了关于射电星系的红外辐射的开拓性研究。而放在澳大利亚的联合王国施密特望远镜更是成绩斐然,原本只是做南天的巡天观测工作。但他们在望远镜的前面放了一块棱镜,叫做物端棱镜。棱镜的作用是把星光散成光谱,望远镜再把光谱成像在底片上,相当于一台低色散光谱仪。这样的望远镜加上棱镜摄谱仪成的是星像的色散光谱,不需要再加摄谱仪的细缝,因此叫做无缝光谱。
无缝光谱的优点是减少了附加光谱仪对光的损耗,可以拍到更暗弱的星光,也就是拍到更远处的天体。这一优点很快变成了这台设备的最亮点,可以发现大量的类星体。笔者到达天文台的时候,这项研究工作刚刚起步,一批从澳大利亚运来的无缝光谱玻璃底片还放在那里。从此,笔者开始了用这些底片寻找类星体的工作。
寻找第一颗类星体,对笔者来说的确不是一件容易的事。首先找到该方法的创始人史密斯当年的工作,将他已经发现的类星体作为样本,看看这些类星体的无缝光谱有什么特征,类星体和普通恒星的区别。这是一件非常细微的工作。一颗星体的无缝光谱的实际长度不到2毫米,天体的所有谱线都分布在这2毫米内,再加上每一条光谱线的宽度就是星像的大小。因此,无缝光谱看上去和普通的有缝光谱差别很大,其分辨率极低。但另一方面,也只有用这样低的分辨率去拍照,才能摄下暗弱的类星体。类星体的视星等都在17等以上。
工作的难度还在于,类星体本身的光谱并不是一样的,因为每颗类星体的红移大小都不一样,而光谱的形状取决于红移。对于普通恒星来说,其光谱也都不一样,恒星的光谱主要取决于它的光谱型。因此,只有把类星体的光谱和恒星的光谱区分开来,才有可能找到类星体。