剑桥射电巡天史话
始于1950年代的剑桥射电巡天应该算是大规模射电巡天的鼻祖，至今已进行了9次之多，其衍生的星表更是直接导致了类星体的发现。考虑剑桥大学卡文迪许实验室对射电天文的卓越贡献以及实验室属下的诸多射电先驱，剑桥巡天对天文研究的意义并不让人感到意外。但回首50年代的背景，当时射电天文将将起步，综合孔径望远镜刚刚问世，剑桥大学能出此大手笔并将其延续至今，也算是独具魄力。
今人几乎不会提及的是第一次与第二次剑桥射电巡天，以及由此得出的1C与2C星表，原因是低流量区的数据不甚可靠。这两次巡天的频段都是81.5 MHz，使用设备分别为长基线迈克尔孙干涉仪与4天线剑桥干涉仪，均属综合孔径技术的发明者——马丁·赖尔爵士（右图，与休伊什在焊接天线）早年主持的项目。1C星表的正式名称是剑桥第一射电源表，其中包括50个源，但日后有相当一部分被证认为干扰所致；2C星表则给出了1936个源的81.5 MHz流量数据，其中同样包括大量因与干涉仪旁瓣叠加而被增强合并的弱源。因此，这两次巡天与其说是提供了系统的星表，倒不如讲是为日后的类似工作积累经验和教训。
说到前两次剑桥巡天，也顺带提一下澳大利亚几乎在同一时期落成的Mills十字和稍晚的Shain十字。剑桥干涉仪实际是由四架排列在矩形顶点的天线组成，矩形东西长580米，南北宽49米，按照干涉仪的原理，其波束也就对应为东西窄南北宽的长椭圆形。但澳大利亚的十字阵列结合等长的两臂，可以给出东西南北等宽的铅笔束。其自1958年起发布的一系列数据与1C和2C表相符性极差，经进一步研究证实，此实为剑桥巡天分辨率不足所致。基于此，之后的剑桥巡天都将频率大大增加，以换取更高的分辨率。
Mills十字阵。（图片提供：CSIRO）
真正让剑桥巡天名声大噪的还要数第三次，其在1959年公布的3C星表为直接与60年代四大天文发现之一有关。3C星表的数据是剑桥干涉仪在159 MHz上测得的，频率比2C表提高了将近一倍。在册天体按赤经排序，流量下限为8央斯基。这算是第一次系统的射电源巡天。后来，Bennett和Laing等人分别在1962年及1983年对3C星表作了修正，所得结果后称3CR星表和3CRR星表，观测频段178 MHz。3C和3CR表可以在斯特拉堡数据中心查询到。
虽说3C表只包括赤纬-22度到+71度范围内的471个天体，这却是第一份真正实用的射电源表，并一直沿用至今。3C表的明星是3C 273，人们证认出的第一个也是最亮的一个类星体。3C表在1959年公布后，澳大利亚的Parkes望远镜利用月球掩食的机会给出了其精确坐标，为多波段认证打下了基础。1963年，帕洛玛天文台的Maarten Schmidt揭示了3C 273神秘光学谱线的本质——被严重红移过的氢元素发射谱，由此也揭开了针对类星体本质的长久争论。
类星体3C 273的光学图象。（图片提供：NOAO/AURA/NSF）
其实后人应用更多的还是3CR表。3CR巡天应该看作是全新的工作而非对3C的补充，只是沿用了3C的编号体系，补充的新源则以小数点表示。3CR表的流量下限比3C高上一个央斯基，覆盖天区是赤纬-5度以北，又修正了许多3C巡天的错误，虽导致其只收录了300余个射电源的数据，却让其有了极高的权威性，并一度成为北天射电源的标准。至于更晚的3CRR表，则主要针对河外天体编制，除赤纬限制外，又加上了高银纬的限制条件，还去掉了3C表中的超新星遗迹等银河系内射电源。
于1965年和1967年分两次公布的第四次剑桥巡天星表则在深度上更进一步。由于采用了新近发明的综合孔径技术，流量下限达到了2央斯基，分辨率也做到了角分量级。为此次巡天修建的天线即称为4C阵列，属于最早的综合孔径望远镜之列。4C阵至今犹存，坐落在剑桥西南的Mullard射电天文台。
1957年落成的4C阵列，也是Mullard天文台最早的设备，巡天时的工作频率为178 MHz。（图片提供：Nick Catford）
随后进行的第五、第六次剑桥巡天在时间上有很大的重叠，均为深度射电巡天，只是观测频率有所差别。其中5C很是夸张，前后居然拖了20年，直到1995年才放出最后一批数据，射电源编目也只好采用5C+批次+天体编号的格式。
虽然5C巡天的启动只比4C第2批数据公布晚上几年，精度却有了质的飞跃，分辨率为几十角秒，灵敏度更是低至2个毫央斯基。5C巡天所用设备为1英里射电望远镜，这是世界上最早采用地球自转综合孔径技术的阵列，可以大大增加基线数目，也率先给出了分辨率优于肉眼的射电图象。同时，天线阵的工作频率也提高到了1407和408 MHz。
启用于1964年的1英里射电望远镜。（图片提供：Nick Catford）
6C以及之后的7C、8C巡天的观测频段则朝着低频端发展，6C和7C是151 MHz，8C的频段干脆低到了38 MHz，毕竟低频的天体辐射有自己的研究价值的，早年一再增加频率也是有低频分辨率难以提高的顾虑。所动用的剑桥低频综合孔径望远镜也是一反现代射电天线的常态，不是成排的天线碟，而是由60架八木天线组成（左图，图片提供：MRAO），但无论是70×70 cosec（赤纬）arcsec2分辨率还是几十毫央斯基的灵敏度都丝毫不含糊，早已不是1C、2C时的水平。值得一提的是，剑桥低频综合孔径望远镜还设有专门的观测模式探测伽玛射线暴的射电余辉，并与GCN联网。
6C巡天的同期，南半球的毛里求斯射电望远镜还进行过类似的南天巡天。除了频段更低，8C与6C都以深度为诉求。7C的侧重点则在于覆盖范围，即赤纬30度以北的非银道面天区。
第七次剑桥巡天得出的银河系射电源分布图，银经140至180度，银纬-5至+5度。（图片来源：Answers.com）
最近一次即第九次剑桥巡天又从低频一跃而至特高频，观测频率高达15 GHz。巡天最初的目的是排除对甚小天线阵的干扰源，该阵列在26至36 GHz的波段上工作，旨在研究宇宙背景辐射。因此最初的天区选择是以甚小阵最初的待测目标为原则，并避开银河系等干扰源。9C的数据已于2003年公布。
由14架天线组成的甚小天线阵，主要用途是研究宇宙微波背景辐射。（图片提供：Jodrell Bank Observatory）
个人体会，不知是不是因为自己平时接触的东西多为高能的缘故，感觉引用最多的还是3C与4C星表，6C之后包括新近的9C表都是提及甚少。毕竟3C、4C表中著名的超新星遗迹、类星体和活动星系核成批，都是高能天文学持久的话题。当然，不知道射电天文学情况如何，本人对此还是不甚在行的。不过若想使用剑桥巡天的数据，倒也方便，3C之后的历次剑桥射电源表也大抵能在斯特拉堡数据中心找到。
如果说肇始于50年代并延续到2000年的帕洛玛巡天可以看作是天文底片兴衰历程的见证者，那么剑桥射电巡天就应该算是射电天文从起步到成熟兴盛的见证者。从早期的射电干涉仪，到第一架综合孔径望远镜，再到“追求极端”的6C至9C。虽然如今其他天文台的射电巡天颇有后来者居上的味道，剑桥射电源表却仍未过时，满眼的3C **或是4C **类星体就是明证。只是不知道今后会不会再有10C、11C乃至更多呢？
