Nature新研究：下一代世界级大型望远镜有望落址青藏高原

　　图片来源@视觉中国

　　文丨学术头条，作者丨吴婷婷，编审丨王新凯

　　“星月皎洁，明河在天。”

　　现代科技的发展让人类得以窥见未知宇宙中的浩瀚星空，天文学家们建造起的一座又一座超级天文望远镜，无疑做出了伟大的贡献。无论是哈勃、凯克望远镜等先驱成就，还是中国天眼 FAST 等里程碑式的突破，科学家们在探索“银河”的道路上不断前行。

　　不过目前，地球上能达到下一代望远镜建造和运行要求的优良天文观测点仍然很少。而现在，又有了新发现！

　　近日，中国科学家团队在顶级期刊 Nature 发文，描述了一个世界级的潜在天文观测点：

　　坐落于中国青海省冷湖镇附近的一个峰顶。这意味着，海拔 4000 米以上、被称为地球“第三极”的青藏高原，可能是建造下一代大型望远镜的合适选址。

　　相关论文题目为 “Lenghu on the Tibetan Plateau as an astronomical observing site” ，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。

　　青藏高原上的新台址

　　对天文观测来说，要想达到较高要求的观测目的、避免对天文望远镜造成干扰，通常需要考虑夜晚黑暗度、大气层中烟雾、尘埃以及水蒸气的波动等因素。同时，可观测时间必须处于夜间、在无光污染的条件下进行，良好的自然视线也是自适应光学工作的关键要求，特别是对于大口径望远镜。

　　而越远离城市、越高的地方，上述因素造成的影响往往越小。

　　因此，天文台大多设在人烟稀少、高海拔的山上。

　　目前，世界公认的三个最佳天文台台址分别是夏威夷莫纳凯亚山山顶（Mauna Kea），海拔 4206 米；智利安第斯山脉（如 Cerro Paranal），海拔 2500 米；以及大西洋加那利群岛拉帕尔马岛（La Palma），海拔 2426 米。

　　而青藏高原作为地球上海拔最高的高原，其上的天文台选址一直为天文学家和粒子天体物理学家所看好。

　　现在，中国国家天文台首席研究员邓李才先生和同事锁定了坐落于中国青海省冷湖镇附近赛什腾山上的一个峰顶。经过三年时间的评估，该团队将选址范围缩小到冷湖周围 10 万平方公里，锁定了一片海拔相对较低（3000 米以下）、无论日间或夜间均气候干燥、天气晴朗的区域。

　　图冷湖选址地理信息图示（来源：论文）

　　经过多指标多次的测量，研究人员报告了该选址的绝佳条件：

　　在考察期间，冷湖晴夜数达到了 70% ，夜间气温中位数只有 2.4°C，且波动很小，证明了当地空气稳定，而且该地全年夜间有 55% 的时间可降水量都很低，只有不到 2 毫米。

　　可以说青藏高原上的冷湖台址，可与图中最著名的三个科学观测点相媲美，具有极大的支持近地层自适应光学系统的潜力。

　　图本次发现的冷湖天文台台址与国外三个最佳台址指标对比

　　而且，使用这一地点作为天文观测台址还将填补世界上现有高海拔、高水平天文台观测全球网的空白，能够更加可靠地监测迅速变化的现象，比如超新星。

　　冷湖一点也不“冷”

　　尽管远离城市喧嚣，但“冷湖”这个名字，早已为大众所熟悉。有人说，这里是地球上最不像地球、最像火星的地方——偏僻、无垠的戈壁滩、嶙峋的雅丹地貌和最绚丽的暗夜星空。

　　最早，冷湖是我国重要的石油产地，但随着石油资源枯竭，这里逐渐萎缩成只有 800 个居民的小镇。如今，冷湖开始凭借其酷似火星的地质地貌环境和优质的暗夜星空资源，打造科学、科普、科幻为一体的“火星小镇”。

　　图坐落在冷湖的“火星营地”（来源：marscamp.com）

　　随着天文学家们发现该地优质的天文观测条件，冷湖已吸引了国内外许多天文科研机构和高校的大科学装置，即将迎来第一批专业的天文望远镜。

　　图冷湖火星营地（来源：新华社）

　　尽管今后仍需在此兴建更多基础设施，并开展进一步测试。但科学家们认为，确定冷湖选址可成为新的优良天文观测台，是甚大望远镜地基天文台选址道路上的一次重要进展。

　　该项研究共同作者、中国科学院地质与地球物理研究所光学专家何飞说：“在中国找到一个好的观测地点，而且是在青藏高原上，对于中国天文学和行星科学的发展至关重要。”

　　这些天文望远镜，你都知道吗？

　　那么目前，世界上都有哪些著名的大型天文望远镜呢？

　　中国天眼 FAST ：

　　世界上最大的单体射电望远镜，口径 500 米，用来接收宇宙无线电，其光反射面的面积有 30 个足球场那么大，大约 32 万平方米。于 2016 年 9 月 25 日开始启用，是我国重大科技基础设施，是目前世界上灵敏度最高的天文望远镜，可以将人类探测天体的能力提高到 137 亿年前，位于我国贵州省平塘县。

　　图 FAST（来源：FAST 官网 https://fast.bao.ac.cn/）

　　甚大望远镜 VLT ：

　　全称 very large telescope ，它由四个单独的望远镜组成，每个望远镜都有一个 8.2 m 宽的主镜，位于智利北部的阿塔卡玛沙漠，它们通常被用来观察遥远星系和探索黑洞的存在。2004 年，科学家利用它观察到了有史以来最遥远的星系。

　　（来源：VLT 官网）

　　南非大型望远镜 SALT ：

　　有效口径 9.2 米，是南半球最大的光学望远镜，能够对北半球望远镜无法到达的天文物体的辐射进行成像、光谱和偏振分析。2005 年 9 月 1 日，全镜首次发出光线，获得了多个星系的清晰图像。

　　图漩涡星系与泻湖星云图像（来源：维基百科）

　　哈勃-埃伯利望远镜 HET ：

　　口径 11 米，主镜由 91 个六边形段构成，坐落于德克萨斯州的戴维斯山脉。2012 年，天文学家用它来测量出 2.2 亿光年外星系中超大黑洞的质量。

　　（来源：维基百科）

　　更多天文望远镜介绍：

　　https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_optical_reflecting_telescopes

　　我们期待，冷湖国际一流台址的发现，能够打破长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈，并使青藏高原地区成为国际光学天文研究的重要基地，使冷湖成为人类探索宇宙奥秘、培育原创性科学成果的重要策源地。

　　参考资料：

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