青藏高原的一个小镇可能成为新的全球太空望远镜中心

青藏高原的一个小镇可能成为新的全球太空望远镜中心

当天文学家投入数百万美元(有时是数十亿美元)建造巨型望远镜时,他们会非常仔细地考虑将其安放在哪里。例如,智利的阿塔卡马沙漠目前拥有世界上一半以上的旗舰天文台(数量如此之多,以至于研究人员组织了跨设施体育联盟),因为那里的山地高原非常适合天文学研究:高、干燥、云层稀少。其他著名的仪器聚集在夏威夷和摩洛哥海岸外的加那利群岛——都在西半球。

这使得整个东半球都无缘成为旗舰天文台。但近年来,中国研究人员将目光投向了一大片潜在的天文宝地:青藏高原。青藏高原面积是法国的五倍,横跨中国西北部大片地区,一直延伸到尼泊尔。青藏高原平均海拔约 15,000 英尺,是地球上海拔最高的地区,因此被称为“世界屋脊”。

这片屋顶可能成为特别适合观星的地方。经过三年在冷湖镇附近的山顶收集数据后,一组天文学家得出结论,该地点漆黑的天空和清澈的空气可与其他世界级地点的条件相媲美。他们的报告于昨天发表在《自然》杂志上,可能为探测宇宙的新型尖端仪器铺平道路——并照亮现代天文学的盲点。

“我对此非常乐观和兴奋,”马里兰大学天文学家叶全志表示,但他没有参与这项研究。

西藏天空晴朗

将世界上最好的望远镜集中在一个半球的问题在于,天文学家无法有效监测快速发展的形势。例如,如果智利的研究人员发现一颗正在接近的小行星或一颗超新星,他们只能在行星旋转离开目标之前观察一段时间。然后“你需要一架能传递火炬的东方望远镜,”叶说。  

长期以来,研究人员一直对青藏高原感兴趣,因为那里有可能清晰地观测宇宙。天文学家的主要敌人是空气,因为空气会扭曲光线,因此尽可能地飞越地球大气层是首要要求。喜马拉雅山脉所在地是此类项目的主要候选地,但那里的条件真的像看上去那么好吗?

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2015年,叶教授带领团队进行了一项尝试。他和同事将30多年的气象数据输入到气象模型中,估算了青藏高原西部偏远的阿里地区的观测条件。研究小组发现,阿里的天空可能几乎和阿塔卡马沙漠的天空一样晴朗。

但这只是模拟而已。要想真正了解高原的潜力,还得有人亲自去研究。

一颗冉冉升起的天文明星

现在有人做到了。2018 年 9 月,中国国家天文台天文学家邓力才带领的团队,徒手将相机和其他科学仪器搬到了冷湖赛什腾山顶峰。由于他们开始工作时通往现场的道路尚未完工,因此建筑材料和其他工具由直升机运送。研究人员随后花了三年时间监测冷湖的天空。

“这项研究的伟大之处在于,”叶说,“他们在冷湖遗址的顶部设立了一个观测站。他们手里有实际的数据。”

研究人员发现,在冷湖建造的任何望远镜都将享有壮观的景色。预期建造地点位于海拔 13,800 至 14,800 英尺之间,70% 的时间里无云。这与智利(71%)和夏威夷(76%)的天文台相似,但不如加那利群岛(84%)的仪器那么有利。

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另一个关键特性是天文测量指标“视宁度”,它描述了恒星光线穿过大气层时闪烁的程度。闪烁是不好的,所以视宁度越低越好。冷湖的视宁度为 0.75 角秒,与夏威夷(0.75 角秒)、加那利群岛(0.76 角秒)和智利(0.80 角秒)的某些地点相同或略好。“低于 1 角秒,这非常好,”叶说。“这是一个非常令人兴奋的地方。”

赛什腾山也非常适合成为潜在的天文中心。青藏高原的许多地方都很难到达,但冷湖位于三个机场和一列火车附近。其荒凉的沙漠风光甚至偶尔会吸引游客。

加入旗舰天文台俱乐部

叶培建表示,多年来,开发西部、将其打造为科研强国一直是国家战略,中国天文学家在地方和国家的支持下已经取得了快速进步。世界上最强大的伽马射线和宇宙射线探测器——大型高海拔空气簇射观测站正在青藏高原东部边缘进行探索。冷湖已被指定为“火星小镇”,拥有一个模拟火星基地,用于研究和旅游。

接下来是仪器。冷湖已经开始建造耗资 2800 万美元、直径 2.5 米的广角巡天望远镜 (WFST),该望远镜每三个晚上将拍摄北半球的整个天空。它将与智利正在建造的 8.4 米星空望远镜维拉·C·鲁宾天文台并行工作,后者将以同样快速和更深入的方式对南半球进行勘察。下一代 6.5 米望远镜也即将建成。

如今,冷湖的天空已恢复晴朗,中国的天文热点开始升温只是时间问题。

叶先生说:“他们有意愿这么做。他们有资金这么做。他们有资源这么做。”

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