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科學家在青海冷湖地區發現國際一流光學天文臺址

2021-08-19 國家天文臺
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[video:20210819【朝聞天下】青海冷湖地區發現國際一流光學天文臺址]

  8月18日,國際期刊《自然》發表了中國科學院國家天文臺鄧李才研究團隊的一項重要科學進展。在青海省地方政府支持下,研究團隊自2018年1月啟動青海冷湖地區的天文選址工作,克服野外高海拔等重重困難建成所有關鍵臺址參數測量平臺,經過3年連續監測數據顯示,冷湖臺址的光學觀測條件比肩國際一流大型天文臺。這一發現為我國光學天文發展創造了重要機遇,也為國際光學天文發展提供了寶貴的戰略資源。

  光學/紅外觀測臺址是極其寶貴的戰略性稀缺資源,目前國際公認的最佳臺址只有智利北部山區、美國夏威夷莫那卡亞峰及南極內陸冰穹地區。其中智利因擁有大面積極佳觀測臺址,將發展天文作為國策大力推動,全世界68%的地基光學/紅外、高頻射電天文觀測設施都坐落在智利。

  我國天文界長期高度重視光學天文選址工作,上世紀九十年代開始部署在我國西部地區進行選址。2017年開始,國家天文臺鄧李才研究團隊利用在青海執行科研項目的機會,與謀求轉型發展的海西州冷湖地方政府密切合作,在海西州西部無人區開始臺址搜尋工作。冷湖地區日照豐沛、降水極低、夜空晴朗,歷史記錄的天氣條件非常良好。研究團隊通過對冷湖賽什騰山區的實地考察,依據沙塵垂向呈指數分布的特性,確定在山區4200米海拔標高點(賽什騰C區)進行定點選址。

  選址團隊自2018年1月16日開始,正式對該地域的晴夜數量、晴夜背景亮度和氣象進行連續監測。2018年5月開始,團隊在海西州政府支持下通過直升機吊運,于賽什騰4200米標高監測點初步建成基礎設施。當時山區尚無道路可以通達監測地,選址團隊克服重重困難,經歷生命考驗,人力背負各種儀器設施,攀登崇山峻嶺,建成了所有關鍵臺址參數的測量平臺并開始運行。為保障參數測量的連續性,團隊人員數十次冒險攀登,對設備進行升級和維護。在全體成員努力下,團隊終于達成所有參數的95%連續覆蓋率,獲得了對賽什騰山光學/紅外觀測條件的結論性數據。為避免各種非科學因素對大型天文觀測設施選址產生干擾,保證數據的可靠性和公正性,所有的原始數據在整個選址過程中實時公開。

  截至2020年底,主要臺址監測數據累計達3個年度。選址團隊經過細致統計分析發現,冷湖賽什騰山C區(4200米標高點)的視寧度中值為0.75角秒。這個參數與國際最佳臺址同期數據大致相同,全面優于其他臺址。同時,在紅外觀測條件上,對“物質起源”和“生命起源”等極端科學目標而言,最重要的臺址指標是可沉降水汽(PWV),冷湖賽什騰臺址在這方面是目前所有國際一流臺址中最為優越的。按可觀測時間和視寧度進行綜合量化分析,賽什騰山的品質優于青藏高原其他選址點,與夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文臺相比基本持平。

  冷湖國際一流臺址的發現打破了長期制約我國光學天文觀測發展的瓶頸,為我國光學天文發展創造了重要機遇,特別是冷湖所在的地理經度區域內,尚屬世界大型光學望遠鏡的空白區,而天文觀測常常需要時域、空域的接力觀測,因此,該臺址發現也是國際光學天文發展的寶貴資源。

  地處青海省海西州的冷湖鎮地理上位于我國腹地,鎮區海拔僅2700米,距賽什騰山臺址80公里,可以建設可靠的后勤保障和科研基地。為最大限度發揮好冷湖臺址的科學效益,中科院將與青海省政府聯合,一方面盡快對臺址資源進行保護,避免燈光、粉塵、震動等的影響;另一方面統一規劃和布局未來重大觀測設施的發展,努力使冷湖成為人類探索宇宙奧秘、培育原創性科學成果的重要策源地。

  論文鏈接

2020年冬季賽什騰雪后的夕照,整個天文觀測基地籠罩在落日余暉中,遠處是遼闊的柴達木盆地。

  2020年12月20日,西華師范大學與國家天文臺合作的50BiN望遠鏡安裝完成后,進行了測試觀測。第一幅科學質量的圖像上恒星的半高全寬值為0.68角秒,而當時的視寧度測量值為0.60,完全吻合。這是冷湖天文觀測基地的初光,證實良好的自然視寧度可以在全開式圓頂內的望遠鏡上兌現。

  2021年“七夕”的銀河拱門,拍攝于施工中的賽什騰C點,中國科學技術大學的2.5米巡天望遠鏡、中科院國家天文臺的1米SONG望遠鏡、西華師范大學的50BiN雙筒望遠鏡、中科院地質與地球物理研究所的1.8米和80厘米行星觀測望遠鏡均建于這個平臺。

打印 責任編輯:程博

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