北京，2025年5月——中国科学院国家天文台及中国科学院大学联合多机构的研究团队提出了一项创新天文观测技术——“重瞳”（Frog-eyes）系统。该系统通过巧妙运用一对窄带滤光片，使地面望远镜能够以超高的效率从测光数据中提取双星系统相互绕转（“舞动”）的视向速度变化。相关成果已发表于英文版《中国科学：物理学 力学 天文学》期刊。该技术为研究致密星搜寻乃至双星普查提供了全新工具，助力开展双星大样本无偏统计研究。
在浩瀚宇宙中，超过一半的恒星并非孤独存在，而是以双星系统的形式彼此环绕。这些"双人舞"系统是研究恒星演化和引力波起源等前沿问题的关键。要理解这些“双人舞”的奥秘，科学家需要测量恒星的视向速度曲线——即它们朝向或远离地球的运动速度随时间的变化。然而，传统方法依赖时域光谱观测，耗时长且效率低，与现代大规模测光时域巡天项目（如LSST、ZTF）的高效观测相比存在巨大差距。目前，已获得时域光谱观测的目标数量比拥有光变曲线或天体测量数据的目标数量至少低3-4个数量级，导致大量测光发现的高价值候选体因缺乏视向速度数据而无法深入研究，成为时域天文学研究的“卡脖子”难题之一。针对这一瓶颈，研究团队创新性提出"重瞳"双窄带测光系统：采用双波段协同观测，其中A波段精准捕捉氢δ等强吸收线因为多普勒频移而“进出“滤光片引起的测光流量调制信号；C波段则同步监测恒星的连续谱，有效排除伴星遮挡或恒星活动等干扰因素。通过对比双波段亮度变化，科学家可以提取出纯净的视向速度调制信号，并进一步“翻译”出恒星的视向速度变化。
该系统有效地将原本微弱的视向速度调制信号放大10倍以上，使得普通地面望远镜也能高效测定双星轨道参数。研究团队通过数值模拟发现，该系统可以有效探测到视向速度半振幅≥ 8km/s的单线双星系统，并对视向速度半振幅≥30 km/s的系统的轨道参数进行精准测量，误差可控制在10%（速度）和0.1（离心率）以内。此外，研究团队利用中国2.16米望远镜上现有的两片窄带滤光片（其性能接近“重瞳”系统要求，原用于星系红移测量），进一步验证了“重瞳”测速方法的可行性。通过对热亚矮星-白矮星双星系统HD 265435的实际观测，团队不仅清晰捕捉到理论预测的、由视向速度变化引起的约4%光变振幅信号，测得的视向速度半振幅更与时域光谱结果高度吻合（偏差<1σ）。该成果成功验证了“重瞳”技术的测速能力与精度，凸显其应用潜力。
“重瞳”技术的核心优势在于其低成本与高效率，现有小型望远镜即可对全天明亮目标开展监测，若搭载于大视场巡天望远镜，探测深度和观测效率将实现数量级的提升。论文作者表示：“我们正优化滤光片设计，未来有望实现涵盖数亿目标的视向速度监测，彻底改变我们研究双星演化的速度和规模。想象一下，未来我们能像‘看电影’一样，实时追踪海量双星系统的‘舞蹈’。”
**论文信息**
标题：《天文中的“重瞳”：通过一对窄带滤光片监测双星视向速度变化》
《“Frog-eyes” in astronomy: Monitoring binary radial velocity variations through a pair of narrow-band filters》
期刊：《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》2025年5月
作者：郑传杰、黄样、刘继峰等
DOI：https://doi.org/10.1007/s11433-024-2631-4
