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国家天文台在青海冷湖地区发现国际一流光学天文台址

发表日期:2021-08-19来源:放大 缩小

  北京时间818日,国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台邓李才研究团队的一项重大科学进展。在青海省地方政府支持下,研究团队自20181月启动青海冷湖地区的天文选址工作。研究团队克服野外高海拔等重重困难,建成所有关键台址参数的测量平台,经过3年连续监测数据显示,冷湖台址的光学观测条件比肩国际一流大型天文台。这一发现为我国光学天文发展创造了重大机遇,也为国际光学天文发展提供了宝贵的战略资源。 

  光学/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、美国夏威夷莫那卡亚峰及南极内陆冰穹地区。其中智利因拥有大面积极佳观测台址,将发展天文作为国策大力推动,使得全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文观测设施都坐落在智利,为智利赢得了前沿研究、尖端技术、社会经济等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部署在我国西部地区进行选址。2017年开始,国家天文台邓李才研究团队利用在青海执行科研项目的机会,与谋求转型发展的海西州冷湖地方政府密切合作,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。研究团队通过对冷湖赛什腾山区的实地考察,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。 

  2020年冬季赛什腾雪后的夕照,整个天文台笼罩在落日余晖中,远处是辽阔的柴达木盆地。供图/邓李才

  选址团队自2018116日开始,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。20185月开始,团队在海西州政府支持下通过直升机吊运,于赛什腾4200米标高监测点初步建成基础设施。当时山区尚无道路可以通达监测地,选址团队克服重重困难,经历生命考验,人力背负各种仪器设施,攀登崇山峻岭,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。在全体成员的努力下,团队终于达成所有参数的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。 

  截至2020年底,主要台址监测数据累计达3个年度。选址团队经过细致统计分析显示,冷湖赛什腾山C区(4200米标高点)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。同时,在红外观测条件上,对物质起源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(PWV),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,赛什腾山的品质优于青藏高原其它选址点,与夏威夷莫那卡亚峰和智利各天文台相比,基本持平。 

  20201220日,西华师范大学与国家天文台合作的50BiN望远镜安装完成后,进行了测试观测。第一幅科学质量的图像上恒星的半高全宽值为0.68角秒,而当时的视宁度测量值为0.60,完全吻合。这是冷湖天文观测基地的初光,证实良好的自然视宁度可以在全开式圆顶内的望远镜上兑现。供图/田才让

  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,不仅为我国光学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,也是国际光学天文发展的宝贵资源。 

  地处青海省海西州的冷湖镇,地理上是中国的腹地,镇区海拔仅2700米,距赛什腾山台址80公里,可以建设可靠的后勤保障和科研基地。冷湖观测基地作为未来的大型天文台,具有良好的交通保障,区位优势明显。海西州政府提供的全面支持保证了选址工作及时启动和稳定运行。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,光学选址是项目的四个研究课题之一。 

  2021年七夕的银河拱门,拍摄于施工中的赛什腾C点,中国科技大学的2.5米巡天望远镜、中科院国家天文台的1SONG望远镜、西华师范大学的50BiN双筒望远镜、中科院地质与地球物理所的1.8米和80厘米行星观测望远镜均建于这个平台。供图/洪文瀚

  为最大限度发挥好冷湖台址的科学效益,中国科学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。 

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

 

 

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