作者:韩扬眉 来源: 中国科学报 发布时间:2021/8/19 8:49:31
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新的一流天文台址,在中国!

 

2020年冬季赛什腾山的雪后夕阳,天文台笼罩在落日余晖中。邓李才供图

本报记者 韩扬眉

中国科学家在北半球、大西洋东岸找到了一处国际一流的天文台台址,这将是世界天文学家和粒子物理学家的“福音”。

8月18日,《自然》在线刊发了中国科学院国家天文台创新团组首席研究员邓李才团队的最新发现——青藏高原上的“冷湖”,有一个高质量的天文观测点,这里足以安装和运行下一代任何口径的望远镜。

踏入“无人区”在海拔4200米选址

“Congratulation(祝贺)!”在收到这篇论文时,《自然》的编辑和两位审稿人十分兴奋,不约而同地表达了他们的欣喜。

论文通讯作者邓李才告诉《中国科学报》,光学和红外观测台址是极其宝贵的战略性稀缺资源,目前国际公认的最佳台址只有智利北部山区、美国夏威夷莫纳克亚峰及南极内陆冰穹地区。

因拥有大面积极佳观测台址,智利将发展天文作为国策大力推动,目前全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文观测设施都坐落在智利,其在前沿研究、尖端技术、社会经济等方面获得巨大的发展机遇和空间。

我国天文界长期高度重视光学天文选址工作,上世纪九十年代开始,就在我国西部地区部署选址工作。

在天文学家的眼中,青藏高原具有特殊的意义。邓李才说,任何地基的天文观测都需要透过地球大气获取数据,越高的地方大气越稀薄,因此,高海拔是地基天文观测有利的基础要素。

青藏高原上有个“无人区”冷湖,它位于青海省海西蒙古族藏族自治州。2017年开始,邓李才团队利用在青海执行科研项目的机会,与谋求转型发展的当地政府密切合作,在海西州西部“无人区”开始台址搜寻工作。

冷湖地区日照丰沛、降水极低、夜空晴朗,历史记录的天气条件非常良好。通过对冷湖赛什腾山区的实地考察,研究团队依据沙尘垂向呈指数分布的特性,确定在山区4200米海拔标高点(赛什腾C区)进行定点选址。

3年连续监测结果令人惊喜

2018年1月16日,选址团队正式对该地域的晴夜数量、晴夜背景亮度和气象进行连续监测。当年5月起,团队在海西州政府支持下通过直升机吊运,于赛什腾山4200米标高监测点初步建成基础设施。

邓李才回忆说,当时,山区尚无道路可以通达监测地,选址团队以人力背负各种仪器设施,穿越崇山峻岭,克服重重困难,经历生死考验,建成了所有关键台址参数的测量平台并开始运行。为保障参数测量的连续性,团队人员数十次冒险攀登,对设备进行升级和维护。

终于,在全体成员的努力下,团队获得了关于赛什腾山台址区域的各种参数,包括气象、天光背景、晴夜数量和天文大气总视宁度等所有参数的95%连续覆盖率,获得了对赛什腾山光学、红外观测条件的结论性数据。为避免各种非科学因素对大型天文观测设施选址产生干扰,保证数据的可靠性和公正性,所有的原始数据在整个选址过程中实时公开。

不过,邓李才坦承,冷湖选址唯一一个令人担忧的问题是“沙尘”。

“这里是雅丹地貌,靠近塔克拉玛干沙漠,沙尘沙暴天气较为严重。”为此,邓李才团队购置了粉尘仪,对赛什腾山C区台址的颗粒物和气溶胶进行了长期监测,结果令人鼓舞。

“可喜的是,沙尘是随高程呈指数下降分布的,对于海拔4200米的赛什腾山,沙尘天气可以‘忽略’。”邓李才说,“至少柴达木地区内肆虐的风沙对4000米以上的地区没有影响,此外,冷湖的PM10指数通常只有个位数。”

2020年底,主要台址数据监测已达3年。选址团队的统计分析显示,冷湖台址的视宁度中值为0.75角秒。这个参数与国际最佳台址同期数据大致相同,全面优于其他台址。这些结果令邓李才十分惊喜。

同时,在红外观测条件上,对“物质起源”和“生命起源”等极端科学目标而言,最重要的台址指标是可沉降水汽,冷湖赛什腾台址是所有国际一流台址中最为优越的。按可观测时间和视宁度进行综合量化分析,赛什腾山的指标优于青藏高原其他选址点,与夏威夷莫纳克亚峰和智利各天文台相比,基本持平。

一流台址打破天文发展瓶颈

冷湖国际一流台址的发现,打破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈,为我国光学天文发展创造了重大机遇。

国际同行之所以兴奋,在于冷湖所在的地理经度区域,尚属世界大型光学望远镜的空白区,而天文观测常常需要时域、空域的接力观测。因此,这也是国际光学天文发展的宝贵资源。

2020年12月19日,西华师范大学与中国科学院国家天文台合作的50厘米双筒望远镜(50BiN)已率先开始工作,第一幅科学图像上恒星的半高全宽为0.68角秒。

如今,冷湖镇正在建设世界级天文研究中心,发展“天文+科普+旅游”新模式,在这个过程中,邓李才等中国科学家发挥了重要的推动作用。

接下来,中国科学院将与青海省政府合作,一方面,尽快对台址资源进行保护,避免灯光、粉尘、震动等的影响;另一方面,统一规划和布局未来重大观测设施的建设。同时,力促冷湖天文台址的国际合作和开放,吸引国际领先的观测设施落户,使之成为国际光学天文研究的重要基地,使冷湖成为人类探索宇宙奥秘、培育原创性科学成果的重要策源地。

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z

《中国科学报》 (2021-08-19 第1版 要闻)
 
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