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赛什腾山上拍摄的全天星轨 | 选址团队

在射电天文快速生长的同时,我国地基光学天文的生长却落伍于天下水平,主要缘故原由之一是我们缺乏合适的天文台址。而昨天在《自然》杂志上揭晓的一篇论文告诉我们,整个欧亚大陆上最优异的天文台址,就在青海冷湖的赛什腾山。

撰文|王昱

审校|邓李才(国家天文台创新团组首席研究员)

“太差了,基本看不了!”

邓李才在回忆起2017年在德令哈市的观察时叹息道。紫金山天文台青海观察站位于青海德令哈市,其确立目的是保证其中13.7米射电望远镜的射电观察。但在光学波段,这个台址对天光靠山的珍爱并不到位。随同着德令哈市的快速生长,等到2017年邓李才开展观察时,观察站在德令哈市偏向的天光靠山已经增添了1000倍,直接影响了观察质量,对他认真的项目而言,形成了极大的难题。而中国光学天文的生长对新台址的需求也迫在眉睫。与此同时,国家十三五准备立项的12米光学/红外望远镜的选址事情已经睁开,那时确定的候选目的是 *** 的阿里、新疆的帕米尔高原和四川西部区域。

严重滞后的光学天文

近年来我国射电天文快速生长,FAST更是成为了天下上最大的球面射电望远镜,取得了不俗的功效。然则对天文学而言,射电只是电磁波谱长端的一小部门,而天文上更多的功效是由光学波段,或其周围的红外、紫外波段实现的。将红外和紫外天文也纳入光学天文的局限的话,满天繁星中每一颗的辐射都集中在光学天文的局限内。

但我们的地基光学天文是异常滞后的。对光学望远镜而言,口径是一个异常主要的参数。而我国的光学最大的通用光学望远镜口径仅有2.4米,仅有郭守敬望远镜(LAMOST)口径到达了4~6米级,但LAMOST是光谱巡天望远镜,难以举行成像观察。1948年时,美国的海尔望远镜的口径就已经到达了5米,我们今天的光学望远镜已经滞后了太多太多

大型光学望远镜很难建,但对我们而言,阻碍最大的并非是望远镜制作自己,而是不知道能将望远镜放到那里。最佳的天文台址一定是寸草不生的,由于干燥无雨、大气稀薄等望远镜所需要的环境特征,显著与植物的生计条件相悖;另一方面,植物蒸腾效应带来的水汽又会影响天文观察质量。另一个不确定性在于,纵然一个台址在选址时的条件异常令人知足,但随着经济的生长,人造光源的污染都市对其造成不能忽视的影响。在德令哈,情形就是云云。

兴隆观察基地。除开植被的影响,北京和天津的光污染也对其造成了很大影响。| 选址团队

在机缘巧合下,邓李才的团队受到青海省海西州冷湖区域 *** 的约请,前往青海冷湖镇寻找天文台址,这是天文学家首次以选址的目的来到冷湖。地基天文观察受到大气厚度影响,海拔越高,大气越薄,受到的影响就越小。自然,天下屋脊青藏高原在这方面有着无可对比的优势,但冷湖之前并没有落入天文台址的候选局限――由于它比邻塔克拉玛干沙漠,加上内陆的风蚀地貌,前人忧郁风沙会对望远镜的运行造成影响。

不外,物理纪律告诉我们,沙尘浓度应该随着高度而呈指数衰减,只要有相对隆起、足够陡、足够高的山地,沙尘对台址就应该不是问题。2017年10月,选址团队委托当地 *** 选出了几个冷湖镇周围的山峰,他们确认镇东部的赛什腾山知足条件。一起颠簸,在将将天黑时越野车队终于抵达了赛什腾山脚下。邓李才下车,仰面瞻仰星空:“我们可能找对地方了。”

冷湖雅丹地貌区星空全景照片 | 选址团队

天下顶级台址

在选址团队到来之前,赛什腾山照样一座童贞峰――未被人攀缘过。在2019年7月山路融会之前,选址团队想上山顶,通常只能靠双腿攀缘。“哪有什么难题,难题都是守候去战胜的,乐观一点。”邓李才笑道。厥后为了进一步考察,他们使用了海西州 *** 的直升机在山顶搭建观察平台,设置科学仪器。

选址团队首次登顶赛什腾山 | 选址团队

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仅凭肉眼的直觉是远远无法作为选址依据的,他们在山顶架设的一批科学仪器可以检测气象、晴夜占比、天文大气总视宁度、天光靠山,以及人们此前最忧郁的风沙(多种参数,以空气指数PM10为代表)等数据。同时,他们用气象数据拟合了可靠的可沉降水汽指标等数据。他们还专门建设了一个网站实时公然这些数据。公然选址数据是为了事情的可信度,选址团队一直都迎接学者自行剖析评价,但用数据开展研究事情需征询选址团队的意见。

自2018年3月以来,这些仪器险些一刻一直地网络各项数据。最终,选址团队将这些数据整理成论文,揭晓在最新一期《自然》杂志上。70%的优质晴夜占比,0.75的角秒的视宁度中位值,夜晚温度转变局限中位数也仅有2.4℃,另有更多数据。综合剖析证实,这个天文台址是天下顶级的

赛什腾山上的星空全景延时 | 选址团队

地球上最好的天文台址位于南极冰穹,特殊的地理位置决议了那里具有亚空间级其余观察条件,但随之而来的观察成本也是亚空间级的。望远镜不停生长,除了口径在不停增添,在镜面后剖析星光的仪器也愈发重大,因此在空间和南极建设下一代大型望远镜是不现实的。《自然》杂志的科学编辑比喻道:“你不能拿一个苹果和一个橘子举行对照,你应该拿一个苹果和另一个苹果举行对比。”

除南极外,美国夏威夷的茂纳凯亚火山(Mauna Kea)、智利的帕瑞纳山(Cerro Par *** )等天下顶级的天文台址都位于西半球。稍次一级的西班牙拉帕尔马岛(La Palma)位于西经15度,也异常靠近西半球。青海冷湖险些是整个东半球最优质的天文台址,或者说,是整个欧亚大陆上最优异的天文台址

夏威夷大岛上的茂纳凯亚天文台,冷落干旱,没有植被。| 选址团队

在东半球建设顶级望远镜具有主要意义,若是天文学家需要观察那些转瞬即逝的目的,那么望远镜就必须只管平均地漫衍在全球各地。否则,在主要天体物理事宜发生时,西半球可能处于日间,当前的顶级台址基本无从观察。

壮美星空下的生计条件是严重的,对植物云云,对人也是云云。赛什腾山4200米到4500米之间的海拔简直对照危险,但幸亏冷湖大部门区域海拔在3000米以下,只是赛什腾山拔地而起,在短距离内提升了一千多米。这样猛烈的高度转变一方面盖住了山下的风沙,另一方面给职员保障带来了极大的便利。事实,不足3000米时的高原反映远没有4000多米的危险。

星空下的未来

天文学家都热衷于民众科普,但他们的事业却不喜欢人们都群集到天文台周围,由于随之而来的人造光源会让天文台的观察条件迅速恶化,就连当宿天下顶级的天文台都难以幸免。曾经主持LAMOST银河系巡天研究设计制订的邓李才对天文台址观察条件的恶化深有体会,但他对冷湖这方面的远景较为乐观。

冷湖镇在上世纪六七十年月时,曾因石油开采一度增进到10万人口,但随着石油资源逐渐枯竭,冷湖再度回到险些无人的状态。无人区自然不必忧郁人造光源,而且地方 *** 曾在2017年7月给选址团队带来一纸红头文件,答应对冷湖全域举行暗夜珍爱。现在,在天文台址半径50公里以内任何新建的工业项目,冷湖天文观察基地都要介入评估,并可以执行否决权。

冷湖镇现在常住人口少少,险些是无人区。| 选址团队

天文学家追随着星空制作天文台,兴趣者们也会慕名而来。对于天文兴趣者,邓李才示意:“兴趣者和关注星空的旅行者不会去损坏冷湖星空的平静。”天文台会强力助推冷湖基于星空和地貌的旅游资源,地方 *** 由此增添的收入反过来又能促进天文台的生长。天文学家也想获得更多经济支持,但天文台“只可远观,不能亵玩”。现在冷湖区域旅游基地的设置,也需要参考天文学家的意见。

冷湖这一优异台址的发现,振奋了海内天文学家的精神。西华师范大学与国家天文台互助的50厘米双筒望远镜(50BiN)已经在赛什腾山天文基地睁开了观察。另有众多天文望远镜正在建设当中。其中就包罗清华大学的6.5米天文望远镜,正式名称为宽视场巡天望远镜(MUST)

赛什腾山天文基地建设现场 | 选址团队

邓李才示意,未来LAMOST望远镜有可能会搬迁到赛什腾山。还在讨论中的12米或更大的光学望远镜,根据中国科学院向导的指示,原先“建在哪”,“何时建”的两个问题也只剩下了“何时建”一个。

正如邓李才所说,未来已来,冷湖不冷!请记着青海冷湖,赛什腾山,这里拥有整个欧亚大陆上最澄澈的星空。未来,人类探索星空的历史上,一定会有属于冷湖的一页。

原始论文

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