冷湖台址!中国团队顶刊发文:在青藏高原找到世界级天文台址

在全球范围内,只有少数高质量的天文台址能够满足下一代大型设施的要求,且均分布在西半球。来自中国天文学家的最新一项研究弥补了东半球缺少优良天文台址的遗憾。北京时间8月18日23时,顶级学术期刊《自然》(Nature)在线发表了由中科院国家天文台、中国科学院大学、西华师范大学、中国科学院地质与地球物理研究所、中科院紫金山天文台青海观测站等团队的研究人员联合完成的一项研究,题为“Lenghu on the Tibetan Plateau as an astronomical observing site”。研究团队在青藏高原寻觅到一个新的潜在天文观测点——冷湖天文观测基地。该台址坐落于冷湖镇附近赛什腾山区域的一处峰顶,海拔4200多米,可以和夏威夷莫纳克亚(Mauna Kea)这样举世公认的最佳天文台址比肩。 “综合来看,这是一个世界级的天文观测台址。”论文通讯作者之一、同时也是第一作者的邓李才在接受记者采访时笃定地表示。
邓李才1993年在意大利国际高等研究院获理学博士学位,1994年在意大利帕多瓦天文台、1995年至1997年在国家天文台(原北京天文台)进行博士后训练,1997年入选中科院百人计划,1998年起任北京天文台研究员。1999年至今,邓李才任国家天文台创新团组首席研究员。曾任国家重大科学工程项目LAMOST银河系结构巡天科学工作组组长,负责组织LAMOST银河系恒星巡天的科学计划工作。这项研究的数据覆盖2018年至2020年的整整3年时间。监测数据显示,冷湖台址的优质晴夜时间占比为70%,略低于Mauna Kea(76%)、Cerro Paranal(71%)、La Palma(84%)这三个站点。关键参数视宁度的中位值是0.75角秒(1度=60角分=3600角秒),大约75%的数据低于1角秒。值得骄傲的是,冷湖与世界上其他已知最佳观测点的总视宁度对比仍有着优势。相较而言,冷湖的视宁度中值与Mauna Kea相同,均为0.75角秒,而比Cerro Paranal(0.80角秒)和La Palma(0.76角秒)的视宁度中值则要更好。
研究团队认为,视宁度和晴夜质量俱佳,是考虑未来潜在观测点时的关键。为了定量评价冷湖观测点的质量,他们根据每晚连续可用观测时间(cAOT)的长度和DIMM视宁度的中位数定义了观测点质量矩阵。这也被邓李才形容为是专门发明了一个天文台的打分系统。
在这套打分系统下,冷湖台址得分为65%,和得分均为66%的Cerro Paranal(1999-2012)、La Silla(2000-2008)的相当,其中使用的数据均为公开可获得。“基于这个原因,正如论文中提到,我们敢判断说冷湖台址是一个国际水平的台址。”在其他数据方面显示,冷湖台址夜间可沉降水汽柱密度在2毫米以下的时间占比(55%)优于Mauna Kea(54%),远优于智利和其它地区的大型光学天文台。温度方面,实际测量显示,夜间台址点气温起伏(峰谷差)中位值仅为2.4度,这意味着地面层的大气非常稳定。该区域的风以西北方向为主导,风速的中位值为4.5米/秒。
值得一提的是,2020年12月20日晚,首台到达冷湖赛什腾观测基地的科学级望远镜50Bin成功实现科学观测,得到的第一幅图像测量显示,星象的半高全宽是0.68角秒,与选址设备DIMM给出的视宁度测量值高度一致。邓李才称之为“赛什腾的第一缕光”。
截至目前,从已经建成和正在建设的规模来看,邓李才认为冷湖无疑已经是“中国最大的天文台。”更为重要的是,有着“第三极”之称的青藏高原上是整个国际天文学界的向往之地,“在这里发现好的天文观测台址,是一个共同的愿望,而我们实现了这样的愿望。”
“目前,能达到下一代望远镜建造和运行要求的优良天文观测台址都在西半球,冷湖补上了东半球的缺失,这样就可以形成一个24小的监测网络,这是对全世界天文学界的贡献。”邓李才表示。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z

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