本書作者艾米莉·萊維斯克，是華盛頓大學(xué)天文學(xué)教授，主要研究的是大質(zhì)量恒星。這本《最后的觀星人》是帶有一定自傳性質(zhì)的科普書，主要內(nèi)容是作者通過自身經(jīng)歷，向讀者講述天文學(xué)家是怎樣的一群人，他們?nèi)绾芜M(jìn)行天文觀測(cè)，以及他們要面對(duì)哪些困難。

一、天文學(xué)家的成長(zhǎng)與日常

艾米莉自小就立志要當(dāng)天文學(xué)家。她父母對(duì)天文學(xué)有著濃厚興趣。1986年，在對(duì)哈雷彗星的觀測(cè)中，年僅兩歲艾米莉就被望遠(yuǎn)鏡中的星空所深深吸引。長(zhǎng)大之后，艾米莉在麻省理工學(xué)院、夏威夷大學(xué)等知名學(xué)府求學(xué)，并最終成長(zhǎng)為一名天文學(xué)者。

天文學(xué)家的日常工作主要是跟天文臺(tái)和望遠(yuǎn)鏡打交道。要想獲得天文設(shè)備的使用權(quán)限，天文學(xué)家們需要提交研究計(jì)劃，以申請(qǐng)寶貴的觀測(cè)時(shí)間。申請(qǐng)通過后，他們則要長(zhǎng)途跋涉前往天文臺(tái)，并祈求天氣良好。

如果觀測(cè)可以正常開展，那么天文學(xué)家需要制定一個(gè)觀測(cè)計(jì)劃表，并尋找一位專業(yè)的操作員進(jìn)行配合。這位操作員掌握著望遠(yuǎn)鏡的控制權(quán)，負(fù)責(zé)操作望遠(yuǎn)鏡、調(diào)控鏡面和各種儀器。操作員會(huì)在天空中尋找目標(biāo)，進(jìn)行曝光拍攝。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)目標(biāo)拍攝完成后，操作員會(huì)按計(jì)劃表，拍攝下一個(gè)目標(biāo)，如此逐步完成全部觀測(cè)。

觀測(cè)結(jié)束后，還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。天文觀測(cè)會(huì)得到“成像”數(shù)據(jù)和“光譜”數(shù)據(jù) 。成像是望遠(yuǎn)鏡拍下來的夜空?qǐng)D像，可以幫助人們獲知各類星系的形狀或者天體的亮度等信息。光譜數(shù)據(jù)是一些細(xì)線，從中能分析出天體的化學(xué)組成，因?yàn)椴煌脑厮鶎?duì)應(yīng)的細(xì)線會(huì)出現(xiàn)在光譜的不同位置。這些得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)中，會(huì)有很多噪音信號(hào)，因此需要投入大量時(shí)間和精力來對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理和分析。

為了獲得更多的天文信息，需要使用各種先進(jìn)的觀測(cè)技術(shù)。艾米莉曾經(jīng)使用或參觀過的三類大型觀測(cè)設(shè)備，分別是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡和引力波探測(cè)器。

天文臺(tái)中最常見的設(shè)備就是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其最核心能力是集光力。集光力直接跟望遠(yuǎn)鏡鏡片的口徑有關(guān)。艾米莉最重要的科研成果就是在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡上完成的。她的主要研究對(duì)象叫“索恩-祖特闊夫天體（TZO）”。TZO十分特別，其外殼是紅超巨星，但在其內(nèi)部則藏著一顆中子星。TZO的概念早在1975年就被提出，但人們一直沒有找到真正的TZO。

為了尋找TZO，2011年9月，艾米莉申請(qǐng)到智利拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的觀測(cè)時(shí)間。直到觀測(cè)開始的前一天，她還在對(duì)觀測(cè)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。在觀測(cè)過程中，艾米莉注意到一個(gè)臨時(shí)加進(jìn)來的目標(biāo)星體，在光譜中有一些不正常的信號(hào)，光譜應(yīng)該是黑色間隙的區(qū)域，出現(xiàn)了一些白色亮點(diǎn)。

這次觀測(cè)結(jié)束后，艾米莉花了一年多的時(shí)間處理數(shù)據(jù)，而她當(dāng)時(shí)注意到的那個(gè)奇怪星體中，鋰、銣、鉬等元素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他恒星，正好契合了理論中TZO的特征。于是，這顆名叫HV2112的恒星，成為了有史以來最有希望的TZO候選者。

除了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，艾米莉還使用過射電望遠(yuǎn)鏡。“射電”是一種無線電信號(hào)，射電望遠(yuǎn)鏡的外形如同一個(gè)白色金屬網(wǎng)做成的超大鏤空鍋蓋。

借由射電望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家們可以觀測(cè)星體的磁場(chǎng)，尋找脈沖星，還可以探測(cè)宇宙背景輻射。2017年，8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡相互配合，成功拍攝下了有史以來的第一張黑洞照片。艾米莉就曾經(jīng)去過美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)，并使用這里的射電望遠(yuǎn)鏡來研究紅超巨星的一些奇特現(xiàn)象。射電望遠(yuǎn)鏡在白天也能工作，而且它不怕風(fēng)吹雨淋日曬，但是它在使用時(shí)容易受到周圍地區(qū)的無線電信號(hào)干擾。

書里還介紹了著名的激光干涉引力波天文臺(tái)。引力波天文臺(tái)有兩臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備都是一個(gè)L型的巨大建筑，L的兩條邊，每條長(zhǎng)度將近4千米，其外表是厚厚的混凝土，而內(nèi)部則是直徑1.2米的真空鋼管。這兩臺(tái)設(shè)備相距3000公里，以排除噪音或誤判的影響。引力波天文臺(tái)能夠探測(cè)到比質(zhì)子小幾千倍的微擾信號(hào)，從而幫助學(xué)者們?cè)?016年探測(cè)到了引力波的信號(hào)。

天文學(xué)家們?cè)趯?shí)際觀測(cè)工作中，會(huì)遇到的各種困難。這些困難可以分為三類，分別是自然因素，野生動(dòng)物和人為失誤。

最常見的挑戰(zhàn)是自然因素。大風(fēng)、暴雪和雷擊都是對(duì)天文觀測(cè)的典型威脅，更糟糕的則是山火和地震。2003年，澳大利亞堪培拉地區(qū)的火災(zāi)，燒毀了當(dāng)?shù)靥煳呐_(tái)的五架望遠(yuǎn)鏡。作者本人則經(jīng)歷過地震的考驗(yàn)。還有更極端的自然災(zāi)害。在1980年，有學(xué)者在天文臺(tái)觀測(cè)時(shí)遭遇了大規(guī)模的火山噴發(fā)。

天文學(xué)家們還會(huì)面臨來自野生動(dòng)物的干擾。在天文臺(tái)工作時(shí)，天文學(xué)家們會(huì)被蜘蛛、熊等動(dòng)物攻擊。對(duì)于望遠(yuǎn)鏡本身來說，動(dòng)物們也會(huì)帶來很多麻煩。比如，美國(guó)加州的一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡因?yàn)樯吲郎狭穗娋€而造成了數(shù)據(jù)丟失。再有，射電望遠(yuǎn)鏡就特別害怕小鳥。因?yàn)轼B糞落在天線上會(huì)干擾信號(hào)。為了驅(qū)趕鳥類，天文臺(tái)使用了添加保護(hù)罩、聲波驅(qū)逐等方法。

人為因素也會(huì)對(duì)天文觀測(cè)產(chǎn)生重大影響。在使用望遠(yuǎn)鏡時(shí)，出現(xiàn)操作失誤是家常便飯。此外，也有一些更嚴(yán)重的事故。1970年，有人開槍射擊了美國(guó)麥克唐納天文臺(tái)107英寸的望遠(yuǎn)鏡。好在子彈只在鏡頭上留下了小孔，望遠(yuǎn)鏡的集光能力只損失了百分之一左右。1988年，美國(guó)綠岸天文臺(tái)，一臺(tái)300英尺口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，因?yàn)橹谓Y(jié)構(gòu)中一個(gè)部件失效而瞬間崩塌。所以，對(duì)于大型天文設(shè)備，任何一點(diǎn)小的失誤都可能造成無法彌補(bǔ)的損失。

面對(duì)各種困難，天文學(xué)家們盡力尋找應(yīng)對(duì)之策。近些年來，人類取得了越來越多天文學(xué)突破，這些都離不開先進(jìn)設(shè)備的創(chuàng)新和天文學(xué)家們的付出。