Nature新研究：下一代世界級大型望遠鏡有望落址青藏高原
圖片來源@視覺中國
文丨學(xué)術(shù)頭條，作者丨吳婷婷，編審丨王新凱
“星月皎潔，明河在天。”
現(xiàn)代科技的發(fā)展讓人類得以窺見未知宇宙中的浩瀚星空，天文學(xué)家們建造起的一座又一座超級天文望遠鏡，無疑做出了偉大的貢獻。無論是哈勃、凱克望遠鏡等先驅(qū)成就，還是中國天眼 FAST 等里程碑式的突破，科學(xué)家們在探索“銀河”的道路上不斷前行。
不過目前，地球上能達到下一代望遠鏡建造和運行要求的優(yōu)良天文觀測點仍然很少。而現(xiàn)在，又有了新發(fā)現(xiàn)！
近日，中國科學(xué)家團隊在頂級期刊 Nature 發(fā)文，描述了一個世界級的潛在天文觀測點：
坐落于中國青海省冷湖鎮(zhèn)附近的一個峰頂。這意味著，海拔 4000 米以上、被稱為地球“第三極”的青藏高原，可能是建造下一代大型望遠鏡的合適選址。
相關(guān)論文題目為 “Lenghu on the Tibetan Plateau as an astronomical observing site” ，由中科院國家天文臺、中國科學(xué)院大學(xué)、西華師范大學(xué)、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中科院紫金山天文臺青海觀測站等團隊的研究人員聯(lián)合完成。
青藏高原上的新臺址
對天文觀測來說，要想達到較高要求的觀測目的、避免對天文望遠鏡造成干擾，通常需要考慮夜晚黑暗度、大氣層中煙霧、塵埃以及水蒸氣的波動等因素。同時，可觀測時間必須處于夜間、在無光污染的條件下進行，良好的自然視線也是自適應(yīng)光學(xué)工作的關(guān)鍵要求，特別是對于大口徑望遠鏡。
而越遠離城市、越高的地方，上述因素造成的影響往往越小。
因此，天文臺大多設(shè)在人煙稀少、高海拔的山上。
目前，世界公認的三個最佳天文臺臺址分別是夏威夷莫納凱亞山山頂（Mauna Kea），海拔 4206 米；智利安第斯山脈（如 Cerro Paranal），海拔 2500 米；以及大西洋加那利群島拉帕爾馬島（La Palma），海拔 2426 米。
而青藏高原作為地球上海拔最高的高原，其上的天文臺選址一直為天文學(xué)家和粒子天體物理學(xué)家所看好。
現(xiàn)在，中國國家天文臺首席研究員鄧?yán)畈畔壬屯骆i定了坐落于中國青海省冷湖鎮(zhèn)附近賽什騰山上的一個峰頂。經(jīng)過三年時間的評估，該團隊將選址范圍縮小到冷湖周圍 10 萬平方公里，鎖定了一片海拔相對較低（3000 米以下）、無論日間或夜間均氣候干燥、天氣晴朗的區(qū)域。
圖 | 冷湖選址地理信息圖示（來源：論文）
經(jīng)過多指標(biāo)多次的測量，研究人員報告了該選址的絕佳條件：
在考察期間，冷湖晴夜數(shù)達到了 70% ，夜間氣溫中位數(shù)只有 2.4°C，且波動很小，證明了當(dāng)?shù)乜諝夥€(wěn)定，而且該地全年夜間有 55% 的時間可降水量都很低，只有不到 2 毫米。
可以說青藏高原上的冷湖臺址，可與圖中最著名的三個科學(xué)觀測點相媲美，具有極大的支持近地層自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的潛力。
圖 | 本次發(fā)現(xiàn)的冷湖天文臺臺址與國外三個最佳臺址指標(biāo)對比
而且，使用這一地點作為天文觀測臺址還將填補世界上現(xiàn)有高海拔、高水平天文臺觀測全球網(wǎng)的空白，能夠更加可靠地監(jiān)測迅速變化的現(xiàn)象，比如超新星。
冷湖一點也不“冷”
盡管遠離城市喧囂，但“冷湖”這個名字，早已為大眾所熟悉。有人說，這里是地球上最不像地球、最像火星的地方——偏僻、無垠的戈壁灘、嶙峋的雅丹地貌和最絢麗的暗夜星空。
最早，冷湖是我國重要的石油產(chǎn)地，但隨著石油資源枯竭，這里逐漸萎縮成只有 800 個居民的小鎮(zhèn)。如今，冷湖開始憑借其酷似火星的地質(zhì)地貌環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的暗夜星空資源，打造科學(xué)、科普、科幻為一體的“火星小鎮(zhèn)”。
圖 | 坐落在冷湖的“火星營地”（來源：marscamp.com）
隨著天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)該地優(yōu)質(zhì)的天文觀測條件，冷湖已吸引了國內(nèi)外許多天文科研機構(gòu)和高校的大科學(xué)裝置，即將迎來第一批專業(yè)的天文望遠鏡。
圖 | 冷湖火星營地（來源：新華社）
盡管今后仍需在此興建更多基礎(chǔ)設(shè)施，并開展進一步測試。但科學(xué)家們認為，確定冷湖選址可成為新的優(yōu)良天文觀測臺，是甚大望遠鏡地基天文臺選址道路上的一次重要進展。
該項研究共同作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所光學(xué)專家何飛說：“在中國找到一個好的觀測地點，而且是在青藏高原上，對于中國天文學(xué)和行星科學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。”
這些天文望遠鏡，你都知道嗎？
那么目前，世界上都有哪些著名的大型天文望遠鏡呢？
中國天眼 FAST ：
世界上最大的單體射電望遠鏡，口徑 500 米，用來接收宇宙無線電，其光反射面的面積有 30 個足球場那么大，大約 32 萬平方米。于 2016 年 9 月 25 日開始啟用，是我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是目前世界上靈敏度最高的天文望遠鏡，可以將人類探測天體的能力提高到 137 億年前，位于我國貴州省平塘縣。
圖 | FAST（來源：FAST 官網(wǎng)https://fast.bao.ac.cn/）
甚大望遠鏡 VLT ：
全稱 very large telescope ，它由四個單獨的望遠鏡組成，每個望遠鏡都有一個 8.2 m 寬的主鏡，位于智利北部的阿塔卡瑪沙漠，它們通常被用來觀察遙遠星系和探索黑洞的存在。2004 年，科學(xué)家利用它觀察到了有史以來最遙遠的星系。
（來源：VLT 官網(wǎng)）
南非大型望遠鏡 SALT ：
有效口徑 9.2 米，是南半球最大的光學(xué)望遠鏡，能夠?qū)Ρ卑肭蛲h鏡無法到達的天文物體的輻射進行成像、光譜和偏振分析。2005 年 9 月 1 日，全鏡首次發(fā)出光線，獲得了多個星系的清晰圖像。
圖 | 漩渦星系與瀉湖星云圖像（來源：維基百科）
哈勃-埃伯利望遠鏡 HET ：
口徑 11 米，主鏡由 91 個六邊形段構(gòu)成，坐落于德克薩斯州的戴維斯山脈。2012 年，天文學(xué)家用它來測量出 2.2 億光年外星系中超大黑洞的質(zhì)量。
（來源：維基百科）
更多天文望遠鏡介紹：
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_optical_reflecting_telescopes
我們期待，冷湖國際一流臺址的發(fā)現(xiàn)，能夠打破長期制約我國光學(xué)天文觀測發(fā)展的瓶頸，并使青藏高原地區(qū)成為國際光學(xué)天文研究的重要基地，使冷湖成為人類探索宇宙奧秘、培育原創(chuàng)性科學(xué)成果的重要策源地。
參考資料：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z
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