在全球范圍內(nèi)，只有少數(shù)高質(zhì)量的天文臺(tái)址能夠滿足下一代大型設(shè)施的要求，且均分布在西半球。來自中國(guó)天文學(xué)家的最新一項(xiàng)研究彌補(bǔ)了東半球缺少優(yōu)良天文臺(tái)址的遺憾。

北京時(shí)間8月18日23時(shí)，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了由中科院國(guó)家天文臺(tái)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、西華師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中科院紫金山天文臺(tái)青海觀測(cè)站等團(tuán)隊(duì)的研究人員聯(lián)合完成的一項(xiàng)研究，題為“Lenghu on the Tibetan Plateau as an astronomical observing site”。

作者群像。中間是一幅全天相機(jī)圖像，圖右上側(cè)可以看到2020年最亮的彗星NEOWISE/F3。研究團(tuán)隊(duì)供圖

研究團(tuán)隊(duì)在青藏高原尋覓到一個(gè)新的潛在天文觀測(cè)點(diǎn)——冷湖天文觀測(cè)基地。該臺(tái)址坐落于冷湖鎮(zhèn)附近賽什騰山區(qū)域的一處峰頂，海拔4200多米，可以和夏威夷莫納克亞（Mauna Kea）這樣舉世公認(rèn)的最佳天文臺(tái)址比肩。

冷湖臺(tái)址地理位置。

 “綜合來看，這是一個(gè)世界級(jí)的天文觀測(cè)臺(tái)址?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧?、同時(shí)也是第一作者的鄧?yán)畈旁诮邮芘炫刃侣劊╳ww.loaarchitects.com.cn）記者采訪時(shí)篤定地表示。

鄧?yán)畈?993年在意大利國(guó)際高等研究院獲理學(xué)博士學(xué)位，1994年在意大利帕多瓦天文臺(tái)、1995年至1997年在國(guó)家天文臺(tái)（原北京天文臺(tái)）進(jìn)行博士后訓(xùn)練，1997年入選中科院百人計(jì)劃，1998年起任北京天文臺(tái)研究員。1999年至今，鄧?yán)畈湃螄?guó)家天文臺(tái)創(chuàng)新團(tuán)組首席研究員。曾任國(guó)家重大科學(xué)工程項(xiàng)目LAMOST銀河系結(jié)構(gòu)巡天科學(xué)工作組組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)組織LAMOST銀河系恒星巡天的科學(xué)計(jì)劃工作。

冷湖臺(tái)址和世界其他知名天文臺(tái)址參數(shù)比較。

這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)覆蓋2018年至2020年的整整3年時(shí)間。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，冷湖臺(tái)址的優(yōu)質(zhì)晴夜時(shí)間占比為70%，略低于Mauna Kea（76%）、Cerro Paranal（71%）、La Palma（84%）這三個(gè)站點(diǎn)。關(guān)鍵參數(shù)視寧度的中位值是0.75角秒（1度=60角分=3600角秒），大約75%的數(shù)據(jù)低于1角秒。值得驕傲的是，冷湖與世界上其他已知最佳觀測(cè)點(diǎn)的總視寧度對(duì)比仍有著優(yōu)勢(shì)。相較而言，冷湖的視寧度中值與Mauna Kea相同，均為0.75角秒，而比Cerro Paranal（0.80角秒）和La Palma（0.76角秒）的視寧度中值則要更好。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，視寧度和晴夜質(zhì)量俱佳，是考慮未來潛在觀測(cè)點(diǎn)時(shí)的關(guān)鍵。為了定量評(píng)價(jià)冷湖觀測(cè)點(diǎn)的質(zhì)量，他們根據(jù)每晚連續(xù)可用觀測(cè)時(shí)間(cAOT)的長(zhǎng)度和DIMM視寧度的中位數(shù)定義了觀測(cè)點(diǎn)質(zhì)量矩陣。這也被鄧?yán)畈判稳轂槭菍ｉT發(fā)明了一個(gè)天文臺(tái)的打分系統(tǒng)。

在這套打分系統(tǒng)下，冷湖臺(tái)址得分為65%，和得分均為66%的Cerro Paranal(1999-2012)、La Silla(2000-2008)的相當(dāng)，其中使用的數(shù)據(jù)均為公開可獲得?！盎谶@個(gè)原因，正如論文中提到，我們敢判斷說冷湖臺(tái)址是一個(gè)國(guó)際水平的臺(tái)址?！?/p>

在其他數(shù)據(jù)方面顯示，冷湖臺(tái)址夜間可沉降水汽柱密度在2毫米以下的時(shí)間占比（55%）優(yōu)于Mauna Kea（54%），遠(yuǎn)優(yōu)于智利和其它地區(qū)的大型光學(xué)天文臺(tái)。溫度方面，實(shí)際測(cè)量顯示，夜間臺(tái)址點(diǎn)氣溫起伏（峰谷差）中位值僅為2.4度，這意味著地面層的大氣非常穩(wěn)定。該區(qū)域的風(fēng)以西北方向?yàn)橹鲗?dǎo)，風(fēng)速的中位值為4.5米/秒。

值得一提的是，2020年12月20日晚，首臺(tái)到達(dá)冷湖賽什騰觀測(cè)基地的科學(xué)級(jí)望遠(yuǎn)鏡50Bin成功實(shí)現(xiàn)科學(xué)觀測(cè)，得到的第一幅圖像測(cè)量顯示，星象的半高全寬是0.68角秒，與選址設(shè)備DIMM給出的視寧度測(cè)量值高度一致。鄧?yán)畈欧Q之為“賽什騰的第一縷光”。

截至目前，從已經(jīng)建成和正在建設(shè)的規(guī)模來看，鄧?yán)畈耪J(rèn)為冷湖無疑已經(jīng)是“中國(guó)最大的天文臺(tái)?！备鼮橹匾氖?，有著“第三極”之稱的青藏高原上是整個(gè)國(guó)際天文學(xué)界的向往之地，“在這里發(fā)現(xiàn)好的天文觀測(cè)臺(tái)址，是一個(gè)共同的愿望，而我們實(shí)現(xiàn)了這樣的愿望?！?/p>

“目前，能達(dá)到下一代望遠(yuǎn)鏡建造和運(yùn)行要求的優(yōu)良天文觀測(cè)臺(tái)址都在西半球，冷湖補(bǔ)上了東半球的缺失，這樣就可以形成一個(gè)24小的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，這是對(duì)全世界天文學(xué)界的貢獻(xiàn)?！编?yán)畈疟硎尽?/p>

賽什騰山建設(shè)工地沐浴在日落的余暉中，水平線之下是略帶浮塵的柴達(dá)木盆地，一望無際。研究團(tuán)隊(duì)供圖

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z