图片: Prateek Karandikar / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (已裁剪)
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印度天体物理研究所2026年8月10日开启了巴普的百年诞辰纪念年。他拍下了载有巴普-博克-纽柯克彗星的1949年底片,与人合写了1957年那篇论文,让天文学家可以从一条谱线估算恒星的真实亮度,又推动了后来造出印度自制2.34米望远镜的项目。
印度天体物理研究所(IIA)2026年8月10日在第55个创始人日上,开启了其创始所长的百年诞辰纪念年,比马纳利·卡拉特·瓦伊努·巴普(Manali Kallat Vainu Bappu)满100岁的日子早一年。巴普(1927年至1982年)拍下了发现巴普-博克-纽柯克彗星的那张照相底片,在1957年一篇论文上署名,该论文的结果至今仍被天文学家用来估算一颗恒星的真实亮度,他还力主建造卡瓦卢尔那架如今以他命名的2.34米望远镜。国际天文学联合会(IAU)的名单把他列为1979年至1982年的会长。
橡树岭一张曝光近一小时的底片
这张底片是1949年7月2日凌晨,用哈佛大学天文台橡树岭站的24英寸和33英寸朱厄特施密特望远镜曝光的。R·C·卡普尔(R. C. Kapoor)2013年发表在《现代科学》上的历史札记说,曝光时间为55分钟(他引用的一份1950年报告说是六十分钟),底片是巴普在巴特·博克(Bart Bok)指导下拍的,这是巴普第一次用这架仪器做长时间曝光。戈登·纽柯克(Gordon Newkirk)是个本科生,博克和巴普检查底片质量时他碰巧经过,注意到上面有一道拖痕。博克认定这道拖痕是一颗彗星,而不是小行星。当年7月,哈洛·沙普利(Harlow Shapley)在哈佛的通报卡片上公布了这个天体,称为巴普-博克-纽柯克彗星,现编号C/1949 N1。卡普尔的札记标题称它是唯一一颗以印度人名字命名的彗星,其中给出修订后的轨道周期约为6万年。
太平洋天文学会唐纳霍彗星奖章委员会面临一个问题,该把功劳记给谁。卡普尔转载了委员会的报告,报告说唯一公平的办法是“三人同获”,并列出了授予巴普、博克和纽柯克的第242、243和244号奖章。
巴普当时在哈佛,靠海得拉巴政府的奖学金研究食变星的光电测光。1949年7月13日,印度驻华盛顿大使馆教育处转来一封海得拉巴的电报,要他继续做那个课题。哈佛天文系主任弗雷德·惠普尔(Fred Whipple)7月26日回信说,要是在底片上漏掉这个天体,就是“一桩科学上的疏忽之罪”。据卡普尔从IIA档案中刊出的信件,海得拉巴方面8月3日答复,说已写信给沙普利,很高兴听说巴普的工作令人满意。
一条钙线,185颗恒星
署有巴普名字的下一项成果,是O·C·威尔逊(O. C. Wilson)和巴普1957年发表在《天体物理学杂志》上的论文。他们测量了185颗G、K、M光谱型恒星中电离钙的H和K发射线,光谱是用威尔逊山的32英寸照相机或帕洛马山的36英寸照相机记录的,色散为每毫米10埃。以发射线宽度的对数对恒星的绝对星等(衡量真实亮度的量,即恒星在标准距离上显示的亮度)作图,在15个星等的范围内得到一条直线。作者把它解读为线宽随光度的六分之一次方变化。
他们的结论是,线宽可以用作光度的指标:他们估计,一张好的光谱图应当能把晚型恒星的绝对星等确定在大约半个星等之内。用视差已测定的恒星做检验,这一方法的平均误差为0.6个星等。把绝对星等与恒星的视亮度对照,就能得出它的距离。
论文记录了工作的分工。研究始于1938年和1939年的第一批光谱,第二批在1951年和1952年,论文说全部底片测量由威尔逊完成,他在作任何数据图之前就测量完毕,以避免偏差。一条脚注给出巴普的地址是奈尼塔尔的北方邦国立天文台。作者补充说,他们没有理论可以解释这一关系。
后来的工作使这一关系沿用至今。佩斯(Pace)、帕斯奎尼(Pasquini)和奥尔托拉尼(Ortolani)2003年用119颗有依巴谷星等的近距恒星重新标定,得到均方根离散为0.6个星等;他们认为它不适合精确测定单颗恒星的距离,但对星团有用,对疏散星团M67,它给出的距离模数为9.65,与主序拟合的结果高度吻合。2022年,罗萨斯-波蒂利亚(Rosas-Portilla)、施罗德(Schröder)和杰克(Jack)用盖亚视差测量了32颗恒星,报告说结果支持对这一效应的物理解释,也就是1957年的作者所缺的那种理论:恒星色球(位于可见表面之上的薄层)中钙的谱线饱和与光子再分布。
奈尼塔尔,然后是柯达卡纳尔
拉姆·萨加尔(Ram Sagar)所写的奈尼塔尔研究所ARIES的历史记载,北方邦国立天文台成立于1954年4月20日,当时约27岁的巴普于1954年11月1日在瓦拉纳西加入,任首席天文学家。他说服邦政府把天文台从一座尘土多、雾霾重的城市迁到更好的地点:1955年11月先迁到奈尼塔尔的一间小屋,1961年11月,在巴普已经离开之后,迁到马诺拉峰。IIA的档案介绍把1955年选定马诺拉峰记在巴普名下。萨加尔补充说,巴普设计的一台光电光度计完成了亚洲第一批光电天文观测。
1960年,巴普出任柯达卡纳尔天文台台长,这是帕拉尼山中的太阳天文台,我们那篇谈它一个世纪太阳记录的文章里有介绍。《马德拉斯絮语》(Madras Musings)和IIA的档案介绍都说他对天文台进行了现代化改造。J·C·巴塔查里亚(J. C. Bhattacharyya)和K·T·拉詹(K. T. Rajan)的叙述补充了工场的情况:A·P·贾亚拉詹(A. P. Jayarajan)在柯达卡纳尔建起了一间光学车间,第一件仪器是1964年末制成的一台小型施密特照相机。车间后来磨制并修整了一面24英寸的反射镜,1968年它投射出一把悬挂的钥匙的像,作者写道,像逼真得让联邦部长卡兰·辛格(Karan Singh)想伸手去拿。
1971年,柯达卡纳尔天文台成为由印度政府出资的自治机构印度天体物理研究所,巴普任创始所长。
选定卡瓦卢尔
巴塔查里亚和拉詹写道,在巴普接任柯达卡纳尔后不久的一次天文学常设咨询委员会会议上,他提出到印度最南端去找台址,因为靠近赤道的地点几乎可以观测整个天空。1962年第一支考察队出发,走遍了从卡尼亚库马里到蒂鲁帕蒂和蒂鲁马拉山的山地台址,带着一架便携式望远镜,在每一站判断像的稳定程度。最后选定泰米尔纳德邦贾瓦迪山中的一片檀香木保护区,靠近卡瓦卢尔(Kavalur)这个小村庄。作者说有几个夜晚观测到优于1角秒的视宁度,还说博克称那里的视宁度极好。巴普自己所写的历史说,台址是经过十五个月的视宁度测试后选定的,野外天文台于1968年开始建设。
卡瓦卢尔的第一架研究用望远镜是一架38厘米的卡塞格林反射望远镜。巴普还争取过一架来自耶拿卡尔·蔡司公司的一米望远镜:1965年订购,1969年3月交付,1972年5月前由德国工程师安装完毕。巴塔查里亚和拉詹写道,一米望远镜投入使用不久,就在一次掩星(一颗恒星从太阳系中某个天体后面经过)中有了发现:1972年6月7日的卡瓦卢尔数据显示,木星的卫星木卫三有一层稀薄的大气。
1977年3月10日至11日夜间,天王星掩恒星SAO 158687,卡瓦卢尔的40英寸望远镜,也就是那架一米蔡司望远镜,跟踪了这次掩星。巴塔查里亚的叙述说,团队用光电记录,看到这颗星消失了9秒,并发现了更多的亮度下降,随即向IAU中央局发了电报。康奈尔大学的一个团队在美国航空航天局的机载天文台上观测,得到了最长的记录,其负责人埃利奥特(Elliot)推算出这些下降来自狭窄的环。随后巴塔查里亚和巴普把卡瓦卢尔的记录发表在1977年的《自然》上,描述了这个环系统的新特征。
从委员会到批准用了三十一年
巴塔查里亚和拉詹把这架大望远镜的源头追溯到M·N·萨哈(M. N. Saha)领导、1945年由印度政府任命的委员会,该委员会建议建一座至少有一架大望远镜的中央天文台。(萨哈的其他工作见我们谈电离方程的文章。)当时的柯达卡纳尔台长A·K·达斯(A. K. Das)提议建一架100英寸级的望远镜,但它在第一个五年计划中被删去,巴普从20世纪60年代末起一直在争取经费。1971年9月,他向IIA理事会提交了一份提案,把南天银河系的旋臂结构、恒星色球,以及河外星系的形状和化学组成列为主要课题,理事会决定这架望远镜将作为国家设施,向所有印度天文学家开放。
1972年,研究所就镜坯向各方询价。作者写道,美国康宁玻璃公司(Corning Glass Works)为一块2.5米的低膨胀陶瓷镜坯报价20万美元,按当时的汇率约合17 lakh(170万)卢比。西德的肖特公司(Schott)为一块稍小的类似材料镜坯报价10万德国马克,约合5 lakh(50万)卢比,这个价格之所以可行,是因为另有两位买家分摊了浇铸费用。IIA接受了。直径93英寸(2.36米)的镜坯于1974年5月运到。
至于镜筒支架,IIA于1974年12月聘请了孟买的塔塔咨询工程师公司(Tata Consulting Engineers)。1975年,巴普与该公司的工程师D·P·潘查尔(D. P. Panchal)参观了美国的天文台,巴普的朋友、得克萨斯大学奥斯汀分校的哈兰·史密斯(Harlan Smith)提供了麦克唐纳天文台107英寸望远镜图纸的一套副本。塔塔咨询工程师公司1976年11月提交了概念报告,理事会当月在比较了两处备选台址(一处在巴巴布丹山,一处在霍斯利山)的观测季后,批准以卡瓦卢尔为台址。一个以巴普为主席的项目管理委员会接手负责。
印度自制,巴普没能看到完工
当时国内没有能磨制这么大镜面的机器,所以艾哈迈达巴德的拉克希米·维贾伊黄铜铁器厂(Laxmi Vijay Brass and Iron Works)造了一台,镜坯于1979年12月19日在班加罗尔的IIA光学车间装了上去。粗磨大约三个月完成,精磨在1980年12月完成,漫长的修形工作于1981年9月开始。镜筒支架交给了瓦尔昌德讷格尔工业公司(Walchandnagar Industries),该公司1979年9月接到订单,1984年年中交付了成品支架。控制面板是与巴巴原子研究中心合作制造的,作者给出旋转圆顶的重量为250吨。巴塔查里亚和拉詹把总造价,包括建筑和VAX计算机在内,定为约6 crore(6千万)卢比。
巴普没能看到它完工。他出国短期任职,1982年8月在慕尼黑接受了心脏搭桥手术,并在那里去世。作者写道,主持修形和检测的两位科学家贾亚拉詹和A·K·萨克塞纳(A. K. Saxena)自己把工作接了下去,1984年末光学专家唐·卢米斯(Don Loomis)来过一次,他们最终把主镜做到了比最初目标更高的精度。最后的修形持续到1985年5月,镜面于1985年7月26日镀铝。
首光,以及命名
据巴塔查里亚和拉詹,为镜面花了五年的贾亚拉詹被选中,在1985年10月31日夜里第一个通过它观看。巴塔查里亚1985年11月2日拍下了第一张照片,拍的是昴星团。1986年1月6日,据卡普尔说是来卡瓦卢尔观看哈雷彗星的总理拉吉夫·甘地,把这架望远镜命名为瓦伊努·巴普望远镜,把整个台址命名为瓦伊努·巴普天文台。几个月后,IIA理事会把它作为国家设施正式启用。
两位作者写于1992年,称它是亚洲最大的光学望远镜,并说除了英澳望远镜和莫纳克亚山上的反射望远镜之外,亚太地区没有任何天文台拥有这个口径的望远镜。萨加尔的ARIES历史说,在2016年德瓦斯塔尔的3.6米望远镜开始运行之前,它一直是印度最大的光学望远镜。IIA目前列出这架望远镜上有一台光纤馈入的中阶梯光栅摄谱仪,分辨率已达到70,000,并说用更窄的狭缝可以超过100,000。
记录中尚未定论之处
这架望远镜的口径有三种说法。巴塔查里亚和拉詹解释说,肖特的镜坯尺寸为2,360毫米,2,340毫米是设计口径,安装后测得的有效口径为2,322毫米;“90英寸”是通常的叫法。大众介绍中的日期也不一致。《马德拉斯絮语》给出的投入使用时间是1983年,而IIA的作者给出的是1985年10月首光、1986年1月命名。有些说法把1972年木卫三和1977年天王星的观测记在2.34米望远镜名下;IIA自己的叙述把两者都放在大镜面出现的多年之前的卡瓦卢尔,天王星那一夜用的是40英寸望远镜。
据卡普尔和IIA的档案介绍,巴普1981年获得Padma Bhushan。IAU的历届执行委员会名单给出他的会长任期为1979年至1982年,他在1967年至1973年任过副会长;《马德拉斯絮语》称他是唯一担任过这一职务的印度天文学家。IIA瓦伊努·巴普天文台页面最后更新于2026年2月6日,称在2.3米望远镜维修期间暂停参观项目,同时一架15厘米望远镜在天气晴朗的周六晚上用于公众观星。
小行星中心为小行星2596瓦伊努·巴普(R·M·韦斯特(R. M. West)1979年5月19日在拉西拉发现)撰写的命名词,称他是许多项目的发起人和推动力量,其中包括“完全在印度设计和建造的2.3米卡瓦卢尔望远镜”。
资料来源与延伸阅读
- O. C. Wilson and M. K. Vainu Bappu: H and K Emission in Late-Type Stars, Dependence of Line Width on Luminosity and Related Topics, Astrophysical Journal 125, 661 (1957)
- R. C. Kapoor: Comet Bappu-Bok-Newkirk, the only comet with an Indian's name to it, Current Science 105 (10 July 2013)
- J. C. Bhattacharyya and K. T. Rajan: Vainu Bappu Telescope, Bulletin of the Astronomical Society of India 20, 319 (1992)
- M. K. V. Bappu: A brief history of the Indian Institute of Astrophysics (written in the early 1970s), IIA
- Indian Institute of Astrophysics: Founder's Day
- Indian Institute of Astrophysics: homepage, report on Founders Day 2026 and Bappu Centenary Year (10 August 2026)
- Indian Institute of Astrophysics: Vainu Bappu Observatory
- Indian Institute of Astrophysics: Vainu Bappu Telescope (VBT)
- IIA Archives and Library: Vainu Bappu, the versatile Astronomer (1927-1982)
- J. C. Bhattacharyya: The Rings of Uranus, Story of Its Discovery (Indian Institute of Astrophysics, 1980)
- J. C. Bhattacharyya and M. K. V. Bappu: Saturn-like ring system around Uranus, Nature 270, 503 (1977), abstract
- International Astronomical Union: Past Governing Bodies (Executive Committees)
- Minor Planet Center: (2596) Vainu Bappu, discovery and naming citation
- Dictionary of Minor Planet Names: (2596) Vainu Bappu (Springer)
- Ram Sagar: History of ARIES, a premier research institute in the area of observational sciences (2022)
- G. Pace, L. Pasquini and S. Ortolani: The Wilson-Bappu Effect, a tool to determine stellar distances, Astronomy and Astrophysics (2003)
- F. Rosas-Portilla, K.-P. Schröder and D. Jack: On the physical nature of the Wilson-Bappu effect, revising the gravity and temperature dependence, MNRAS (2022)
- A. Raman: Masters of 20th Century Madras science, Madras Musings (1 to 15 March 2011)
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