天文摄影新发现：M31 [OIII] 发射弧

秋天一且

本期关键词
“天文摄影圈的新发现”

最近，一个由业余天文学家和科学家组成的国际团队的一项重大发现，在网上引起了巨大轰动，而这一新发现恰好位于研究最多的天体之一：M31 仙女座星系。




该团队从2022年8月开始这项研究。通常人们在拍摄星系时一般不会使用窄带滤镜，但该团队却恰恰相反。

经过长时间的曝光成像，他们惊奇地发现了一条OIII 信号射线（上图蓝色区域），弧度范围约为1.5×0.45度，距离位于南极东南部的M31中心仅1.2度。M31仙女座星系可能是宇宙附近同类结构中最大的，无疑也是有史以来拍摄次数最多的深空天体之一，在如此靠近仙女座星系的地方，发现如此巨大的结构，着实让人震惊万分。

针对这一激动人心的发现，我们立即联系了该论文的第一作者 Marcel Drechsler 进行了独家专访。同时，他还是 ASIWEEK 冠军，也是我们 ZWO 的老朋友了。

以下是本次采访原文
1、和我们分享一下您发现M31[OIII]发射弧的契机是什么吗？例如，是什么促使您产生长时间曝光的灵感？


2022 年初，我和业余天文学家Xavier Strottner 邀请法国天文摄影师 Yann Sainty 参与一项非常特别的项目。该任务除了从 Strottner-Drechsler 星表（简称StDr星表）中拍摄一个以前不为人知的星云外，还在一张照片中捕捉不少于 12 个行星状星云和候选星云，其中包括来自 StDr 星表的 4 个。
Yann Sainty 全力以赴为团队提供最好的拍摄数据。在此过程中，Yann 用他的移动设备，在几个月内走遍了法国境内数千公里，以寻找最合适的暗区位置。这种巨大的努力绝对是值得的，因为这张照片简直美得令人窒息，而且具有很高的科学价值。
当然，数月的辛勤工作留下成果，因此 Yann 决定专注于一个轻松而简单的项目——仙女座星系。Yann 心想，拍M31小菜一碟，几天之内就能完成——但命运介入了，结果却大不相同。



▲ 夜晚到来前，一份经典的法式点心

在进行 M31 项目时，Yann Sainty 做了一件在他之前很少有天文摄影师做过的事情——他使用 OIII 滤镜来更好地展现微弱的 HII 区域。由于 OIII 滤镜在天文摄影中是一个相对较新的领域，Yann 将数据发给我和 Xavier 进行审查。Yann 猜测，这或许是一个以前未知的行星状星云或超新星遗迹。
在 Yann 的 OIII 数据中，除了 M31 内常见的预期信号外，图像边缘出现了一个极其微弱的星云，似乎一直延伸到照片之外。它可能是已知的图像错误之一 ——平场错误、放大器的辉光、焦平面不平或望远镜内部反光等等，总之，导致这个问题的可能性非常多。
所以，我敦促 Yann 收集更多 OIII 数据，因为我感觉他可能在几乎看不见的星云中，发现了更精细的子结构。
经过更长时间的曝光，我们团队确信那里肯定有东西。数周的研究表明，此次发现的天体，无法归属于 M31 及其附近的任何已知结构。
Yann 离开法国日益恶化的秋季观测天气，又开始了另一场马拉松比赛，在每个晴朗的夜晚，寻找完美的暗区以获取新数据。从2022年8月到2022年11月，Yann 抓住一切机会踏上征程，再次踏足数千公里，对新发现的研究也如火如荼。

最终，Yann 花了 3 个月的 22 个晚上，奔波数千公里，才收集到 111 小时的曝光时间，为科学研究提供了大量的拍摄数据。
<hr/>2、我们认为，这样的成绩离不开团队的支持。能简单介绍一下团队成员吗？


当然，一个人不可能完成这样的项目。自 2022 年 8 月有了新发现，之后的几个月里，我们的团队从最初的 3 人发展到 12 人。现在，我想正式介绍一下我们的团队：

发现者：
Marcel Drechsler 和 Xavier Strottner：研究、图像处理、团队协调
Yann Sainty：天文摄影与数据处理

科学家：
Robert Fesen 教授，美国新罕布什尔州汉诺威达特茅斯学院
Stefan Kimeswenger 教授，奥地利因斯布鲁克大学天体与粒子物理研究所
Michael Shull 教授，美国科罗拉多大学天体物理与行星科学系和 CASA

确认图像的外部天文摄影师：
Bray Falls（美国）、Christophe Vergnes（法国）、Nicolas Martino（法国）、Sean Walker（美国）




▲Nicolas Martino（左）和Yann Sainty（右） 持续了3个多月，整个拍摄系列的最后一晚 地点：法国洛林

<hr/>3、这次发现是一个让人振奋的突破！那么，您认为这一发现对未来的其他人有何影响？


好问题——这个发现肯定会永久改变拍摄次数最多的深空天体的面貌。如果说 M31 一直被认为是天文摄影者的“必备”，那么 OIII发射弧可能会成为天文摄影者的“洗礼”。
更有趣的是，这一发现将留下科学足迹。如果能确认OIII发射弧真的在M31附近，那将是一个小小的轰动，因为这将使该星云成为同类星云中最大的。与此同时，我们将是第一个拍摄到这种现象照片的团队。
<hr/>4、目前OIII发射弧的后续光谱研究进展如何？


几个月来，团队一直在尝试创建星云的光谱，业余天文学家和科学家们在各种光学仪器上测试了光谱。由于星云的巨大尺寸及其极低的表面亮度，光谱是一项极其困难的工作。到目前为止，我们还无法从背景噪声中检测到一个足够突出的信号。
随着观测 M31 的机会之窗即将关闭，团队只剩下几天时间，天气情况不容乐观。但运气好的话，位于亚利桑那州基特峰国家天文台的 2.4m Hiltner 望远镜，将为我们提供最后一刻所需的宝贵数据。如果不凑巧，我们只能等到 2023 年夏天再进行新的尝试。
<hr/>5、很多天文摄影师都被你这次的发现震惊了。你能和我们分享一些关于拍摄设备的信息吗？


Yann Sainty：我对我的设备非常满意，既快速又精确。高质量的天文望远镜与 ZWO 的天文相机结合 Antlia 的 3nm 窄带滤镜，完美捕获和隔离信号，例如用于此次发现的 OIII发射弧。
特别对我来说，ZWO 的 ASI2600MM Pro 相机，是目前可供业余天文学家和天文摄影师使用的最好的相机之一。
因为我的拍摄主要在户外，需要花费很多时间提前设置，但是当我设置好后，很高兴用这套设备拍摄。我要衷心感谢“Optique Unterlinden”（法国）整理我的设备和推荐 ZWO ASI2600MM Pro。
我的设备如下：

望远镜: Takahashi FSQ-106EDX4
主相机: ZWO ASI2600MM Pro
赤道仪: Sky-Watcher EQ6 Pro
Antlia filters (36 mm) 滤镜: 3nm H-alpha , 3nm Oxygen III, Blue , Green, Red and Luminance
配件: Pegasus Astro Powerbox Advance Gen2 - Primaluce Lab SESTO SENSO 2 - ZWO EFW 7 x 36mm
软件: Cyril Richard Siril - Open PHD Guiding Project PHD2, Nighttime Imaging 'N' Astronomy (N.I.N.A. / NINA).



▲Yann Sainty的拍摄设备



感谢 Marcel 和 Yann 为我们带来了详细的解答，让我们对这一新发现了解更多。毫无疑问，这一发现是惊人的，是里程碑式的一步，不仅是对科学研究的贡献，也是对业余天文学家的激励。

在天文摄影相机飞速发展的今天，天文研究的门槛也在不断降低，业余器材也可以为大FOV、窄波段的天文研究做出自己的贡献。

更令人敬佩的是这个团队的探索精神。在结果不确定的情况下，他们坚信自己的想法，克服跨国合作、天气影响等困难，连续数月对同一个目标进行拍摄。毫无疑问，他们已经向世界证明，业余爱好者也可以做很多事情！