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國家天文台在青海冷湖地區發現國際一流光學天文台址

發表日期:2021-08-19來源:放大 縮小

  北京時間818日,國際科學期刊《自然》發布了中國科學院國家天文台鄧李才研究團隊的一項重大科學進展。在青海省地方政府支持下,研究團隊自20181月啓動青海冷湖地區的天文選址工作。研究團隊克服野外高海拔等重重困難,建成所有關鍵台址參數的測量平台,經過3年連續監測數據顯示,冷湖台址的光學觀測條件比肩國際一流大型天文台。這一發現爲我國光學天文發展創造了重大機遇,也爲國際光學天文發展提供了寶貴的戰略資源。 

  光學/紅外觀測台址是極其寶貴的戰略性稀缺資源,目前國際公認的最佳台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台址,將發展天文作爲國策大力推動,使得全世界68%的地基光學/紅外、高頻射電天文觀測設施都坐落在智利,爲智利贏得了前沿研究、尖端技術、社會經濟等巨大的發展機遇和空間。 

  我国天文界长期高度重视光學天文选址工作,上世纪九十年代开始部署在我国西部地区进行选址。2017年開始,國家天文台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台址搜尋工作。冷湖地區日照豐沛、降水極低、夜空晴朗,曆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。 

  2020年冬季賽什騰雪後的夕照,整個天文台籠罩在落日余晖中,遠處是遼闊的柴達木盆地。供圖/鄧李才

  選址團隊自2018116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。20185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,經曆生命考驗,人力背負各種儀器設施,攀登崇山峻嶺,建成了所有關鍵台址參數的測量平台並開始運行。爲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。在全體成員的努力下,團隊終于達成所有參數的95%连续覆盖率,获得了对赛什腾山光學/紅外觀測條件的結論性數據。爲避免各種非科學因素對大型天文觀測設施選址産生幹擾,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,主要台址監測數據累計達3個年度。選址團隊經過細致統計分析顯示,冷湖賽什騰山C區(4200米標高點)的視甯度中值爲0.75角秒。這個參數與國際最佳台址同期數據大致相同,全面優于其他台址。同時,在紅外觀測條件上,對物質起源生命起源等極端科學目標而言,最重要的台址指標是可沈降水汽(PWV),冷湖賽什騰台址是所有國際一流台址中最爲優越的。按可觀測時間和視甯度進行綜合量化分析,賽什騰山的品質優于青藏高原其它選址點,與夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文台相比,基本持平。 

  20201220日,西華師範大學與國家天文台合作的50BiN望遠鏡安裝完成後,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爲0.68角秒,而當時的視甯度測量值爲0.60,完全吻合。這是冷湖天文觀測基地的初光,證實良好的自然視甯度可以在全開式圓頂內的望遠鏡上兌現。供圖/田才讓

  冷湖国际一流台址的发现打破了长期制约我国光學天文观测发展的瓶颈,不仅为我国光學天文发展创造了重大机遇,特别是冷湖所在的地理经度区域内,尚属世界大型光學望远镜的空白区,而天文观测常常需要时域、空域的接力观测,因此,也是国际光學天文发展的宝贵资源。 

  地處青海省海西州的冷湖鎮,地理上是中國的腹地,鎮區海拔僅2700米,距賽什騰山台址80公裏,可以建設可靠的後勤保障和科研基地。冷湖觀測基地作爲未來的大型天文台,具有良好的交通保障,區位優勢明顯。海西州政府提供的全面支持保證了選址工作及時啓動和穩定運行。2019年,青海省科技厅启动一个重大专项支持多波段选址工作,光學选址是项目的四个研究课题之一。 

  2021年七夕的銀河拱門,拍攝于施工中的賽什騰C點,中國科技大學的2.5米巡天望遠鏡、中科院國家天文台的1SONG望遠鏡、西華師範大學的50BiN雙筒望遠鏡、中科院地質與地球物理所的1.8米和80厘米行星觀測望遠鏡均建于這個平台。供圖/洪文瀚

  为最大限度发挥好冷湖台址的科学效益,中國科學院将与青海省政府联合,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发展。中科院将与青海省一道,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,使之成为国际光學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。 

  論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z 

 

 

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