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地面天文觀測哪裏強?中國天文學家確認南極冰穹A為最佳!

由 頻長志 發佈於 科技

南極崑崙站天文觀測工作現場照片。中間是DIMM的8米高的塔架,前面是15米高的多層大氣參數測量塔KLAWS-2G,右側黃色集裝箱是PLATO-A儀器艙。(中科院國家天文台 供圖)

中新網北京7月30日電 (記者 孫自法)中國科學院國家天文台30日發佈消息説,依託安裝於中國南極崑崙站的自主研製設備,該台商朝暉研究團隊首次測量並獲得極佳的夜間大氣視寧度,證明崑崙站所在的冰穹A地區的光學天文觀測條件,優於已知的其他任何地面台址。

中國天文學家研究確認南極冰穹A為地面最佳光學天文觀測台址的這項重要成果,北京時間7月29日深夜在國際著名學術期刊《自然》發表。業內專家認為,該研究成果確認崑崙站擁有珍貴的天文觀測台址資源,將為中國進一步開展南極天文研究奠定堅實基礎。

南極崑崙站2台冗餘的視寧度望遠鏡及其8米高的塔架(安裝時照片)。(中科院國家天文台 供圖)

商朝暉説,視寧度表徵大氣抖動對望遠鏡觀測星象造成的模糊程度。在視寧度好(數值越小越好)的條件下,觀測恆星因為大氣湍流帶來的抖動比較小,所以照片上星象更加鋭利清晰,對觀測闇弱的天體效率更高。在視寧度優異的天文台,一台小口徑望遠鏡的觀測能力,可以與其他地方的大望遠鏡相媲美。因此,天文台的選址,視寧度是最重要的參數之一。

崑崙站所在的南極冰穹A地區的地理和大氣條件表明,大氣湍流主要在近地表的邊界層,而之上的自由大氣非常穩定,預計有很好的視寧度。這次的最新成果第一次用實測數據對冰穹A的視寧度進行定量的科學統計和評估,並進一步證明冰穹A的大氣邊界層很低,有利於未來的天文台工程建設和成本控制。

中科院國家天文台介紹,商朝暉研究團隊自主研製出崑崙視寧度望遠鏡KL-DIMM,2018年11月參加中國第35次南極科考,赴內陸崑崙站,2019年1月現場安裝調試成功,立即投入觀測,並實現無人值守,越冬長期全自動運行,獲取到珍貴的夜間視寧度測量數據。

南極地圖,顯示冰穹A、C、F,以及南極點、中山站和泰山站。(武漢大學中國南極測繪研究中心龐小平、王詩云供圖)

KL-DIMM數據表明,自由大氣視寧度的中值只有0.31角秒,最佳值達到0.13角秒,並且在離地面8米的高度,就有31%的時間可以獲得自由大氣視寧度;在離地面14米的高度,有近一半的時間可以獲得自由大氣視寧度。相比較而言,同在南極的冰穹C的邊界層高度中值在30米,比冰穹A難於獲得自由大氣視寧度。天文觀測對成像質量要求極高,目前世界上最好的望遠鏡集中在夏威夷和智利北部優良的台址上,視寧度一般在0.6-0.8角秒。冰穹A的天文觀測條件,明顯優於上述兩個地區,有望成為優秀的地面天文台。

崑崙站位於海拔4093米的南極冰穹A,中國南極考察隊在2005年首次到達該地區,也是迄今唯一從陸地到達南極冰穹A的國家。中國天文界自2007年參與南極崑崙站的內陸科考以來,已獲得一系列天文觀測和台址測量的成果。

施普林格·自然向媒體發新聞稿稱,這個極寒又孤立的環境能否成為望遠鏡的實際選址依然未知,但研究論文作者指出,他們裝置的觀測能力會受到霜凍影響,克服這一問題有望將視寧度再提高10-12%。

最新發表科研成果論文由中國與澳大利亞、加拿大科學家合作完成,9位論文作者分別來自中科院國家天文台、天津師範大學、中國極地研究中心、澳大利亞新南威爾士大學和加拿大不列顛哥倫比亞大學。(完)