学文网过去十年，伴随着CCD探测器以及望远镜自动寻星技术的快速发展，业余天文摄影得到了长足进步。直到上世纪末，一些高端的观测项目和观测目标仍然被拥有大型望远镜的专业天文台所垄断，但现在，越来越多的爱好者也可以涉足这些领域了。如今，爱好者们可以拍摄80多亿光年外的类星体发出的光，或者分辨木星的伽利略卫星上的细微特征。让想象力突破业余天文摄影的传统界限，我们可以实现曾经被认为不可能的种种壮举。
那么，随着天文摄影技术的快速发展，还有什么可以真正检验一个爱好者的拍摄水平呢？尽管为M42或者大小麦哲伦云拍摄一幅新的杰作也可供考虑，但我的目标是创作出与众不同的作品：要么选择鲜有人问津的拍摄目标，要么选择新的方法来呈现熟悉的天体。在过去几年中，我一直在思考，爱好者能否清晰地拍摄出4等亮星绘架座β周围的星周盘。这个盘是由碎片和尘埃组成的，1983年由“红外天文卫星”（IRAS）首次发现。
绘架座位于南天，其中的绘架座β是一颗距离地球63光年的年轻恒星。它的年龄大约为1200万年，被认为与太阳系45亿年前的状况相似。从我们的角度看，它的星周盘是侧向的，在专业***像上呈薄薄的楔形，或者像是从中心恒星向两个相反方向照射出的放射状光束。
1984年，来自美国亚利桑那大学的Bradford A.Smith与喷气推进实验室的Richard J.Terrile，使用2.5米望远镜和CCD相机，在位于智利的欧洲南方天文台拉斯坎帕纳斯观测站，第一次拍摄到了这个星周盘的光学***像。由于绘架座β的耀眼光芒几乎淹没了附近的所有细节，拍摄这个星周盘是非常困难的。后来，哈勃空间望远镜以及其它地基专业天文台在拍摄这个盘的时候，通常都需要在光路中使用遮掩圆面将来自绘架座β的光芒遮住。
在研究如何对付这一挑战时，我偶然读到了一篇名为《如何用抗眩光CCD观测绘架座β的星周盘中心区域》的文章，这篇文章由巴黎天体物理学研究所的Alain Lecavelier des Etangs等人撰写，发表于1993年的《天文学与天体物理学》杂志上。他们的想法是这样的：拍摄绘架座β，再对另一颗各方面条件相似的参考恒星成像。然后将参考恒星的***像从绘架座β的***像中扣减掉，从而消除恒星的强光，使周围的尘埃盘显现出来。我意识到，通过这种方法，利用较普通的设备也有可能拍摄到星周盘。同《天文学与天体物理学》上的那篇文章一样，我选择了绘架座α作为参考星，因为它是天空中距离绘架座β最近的恒星，它们的光谱类型和亮度也非常相似。不过，由于这两颗恒星的亮度仍有微小差异，我需要计算对绘架座α的曝光时间，这样才能得到适当的参考***像，然后再用绘架座β的***像将其扣减。
绘架座β是3.86等，而绘架座α为3.30等，它们的亮度差为0.56等。
由于星等是按对数关系定义的，减小1星等就相当于亮度增至原来的2.512倍，因此绘架座α和β的亮度比就是2.512的0.56次幂（以星等差为指数）：2.5120.56=1.67。也就是说，绘架座α的亮度是绘架座β的1.67倍。为了获得与绘架座β相同亮度的参考星像，绘架座α的曝光时间应为绘架座β的1/1.67，或后者的0.597倍。
通过在绘架座β的***像上扣减绘架座α的***像，2011年11月16日，我拍摄到了这个星周盘的第一张业余级的***像。这幅***像受到了很多爱好者以及专业天文学家的关注，随后被全球媒体广为报道。我还接受了新西兰广播电台的直播采访，甚至在回家途中遇到了采访我的新西兰电视三台的节目摄制组和记者。
第二次尝试
在首次成功拍摄到绘架座β的星周盘后，我与其他业余爱好者也有了更多联系，其中包括奥克兰星穹天文台的Grant Christie。我们探讨了各种拍摄技巧和改进可能，按照他的建议，我将曝光时间缩短，再次进行了拍摄。这样做是为了降低绘架座β本身导致的过饱和，从而有可能显示出更加靠近恒星的星周盘区域。
我的飞利浦追踪相机的索尼ICX098BQ芯片是一个8位探测器，它在拍摄亮星时会迅速地过饱和，即使曝光时间很短也是如此。而且这架相机的曝光时间不能自由设置，只能以0.5秒的固定增幅逐级延长，所以我选择分别用4秒和7秒的时间对绘架座α和β进行曝光。这样的曝光时间明显短于11月16日拍摄第一批55张***像时所用的30秒。两颗恒星的曝光时间比为0.571，非常接近前文给出的0.597的理想比值。
为了制作第二幅***像，我对绘架座β进行了344次拍摄，每次曝光7秒；对绘架座α进行了299次拍摄，每次曝光4秒。然后使用暗场校准两组***片，接着用RegiStax软件（astronomie.be/registax）将两组***像分别叠加。之后使用PixInsight软件（http：//pixinsight. com）将绘架座α的***像从绘架座β的***像中扣减，制成了一张“绝对差”***像。
我发现绝对差***像更容易处理，不过在检测两幅***像对于形成各种差异分别产生了什么作用时，用作参考的扣减***像也很重要。
绝对差***像展现了星周盘，我选取绘架座β的原始叠加***像，混入展宽的绝对差***像的中央部分，就制成了一幅看上去“很自然”的最终***像。同时，我决定保留绝对差***像上的噪点，这样与两侧伸展的星周盘所形成的对比会显得更有吸引力——记录这些***像时没有使用遮挡圆面。我拍摄的新***像比第一次更棒。更多的叠加帧数（344张比55张），还有缩短的曝光时间，使最终***像获得了很大改善。
***像分析
当我校准和合成所有数据之后，使用流行的CCD摄影软件MaxImDL（）对最终成果进行了分析。我首先标绘了绘架座β周围的光强度分布，如上页顶***所示。中心的凸起部分是绘架座β本身导致的过饱和区域；环绕凸起部分的窄缝是***像处理软件的人工效应。尘埃盘是恒星两侧的红色凸起区域，也显得很清晰。
然后，我使用MaxImDL软件的谱线轮廓工具对***像进行分析。这种分析的特点是可以显示任意两点之间的像素强度值。对页的两幅***表分别展示了星周盘平面（中上***）及其垂直面（中下***）的像素强度测量结果。因为我们知道绘架座β的距离，所以可以将天空中的角距离换算为天文单位，标记在***表的横轴上。***表中的凸起部分是绘架座β本身导致的过饱和区域。通过对这些***表的分析，可以看出星周盘大约延伸到距离中心恒星250至300天文单位的地方，在那里融入背景信号而无法再分辨。
通过测量我所在观测点的天空质量，可知我的追踪相机的极限星等为+20等。那么，理论上，星周盘在多大的延伸距离上仍可以被我的相机拍摄到？根据Smith和Terrile在1984年论文中发表的信号强度测量结果，以及大约20等的极限星等，理论上我的相机应该可以拍摄到延伸至250到300天文单位的星周盘。这与我的实测结果不谋而合。
红外灵敏度
绘架座β的星周盘在近红外以及更长波段内是最明显的目标。我的相机中的索尼CCD芯片在近红外波段非常敏感，不亚于目前市场上的主流CCD探测器。虽然CCD探测器使用覆盖每个像素的、由彩色滤光器组成的拜耳矩阵，以准确记录***像的色彩，但是为天文摄影而改装的相机会移除内置的消红外滤光片，这就需要在光路中安装额外的滤光片，才能获取色彩准确的***像。由于我的主要目的是拍摄星周盘，而不是彩色***像，所以我选择放弃使用消红外滤光片，这样每个像素都可以获取近红外波段的强烈信号。
在发表了这幅新***像以后，几位研究星周盘（包括专门研究绘架座β星周盘）的科学家联系了我，其中包括Alain Lecavelier des Etangs，他发来了贺信。他是1993年论文的作者之一，正是那篇论文给了我拍摄的灵感。专业天文学家承认并祝贺一位爱好者所取得的突破性成就，这令我深感所付出的努力都是值得的。对于来自世界各地的爱好者以及专业天文学家对我的所有批评和关注，我都由衷感激并铭刻在心。
我希望我的努力可以激励更多的爱好者去打破常规，尝试拍摄那些被认为超出爱好者能力范围的更加不同寻常的目标。尽管绘架座β只能在南半球观测，不过还有很多其它奇异天体，比如引力透镜、遥远的类星体、源于巨型星系中心的相对论性喷流等，都可以成为热情的天文摄影爱好者的新目标。这些不易拍摄的目标将会给我们带来很多更精彩的故事。
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