8月18日,顶级学术期刊《自然》发表了一项研究成果:由中国科学院国家天文台研究员、西华师范大学物理与天文学院天文系主任邓李才领衔的研究团队发现,青海冷湖赛什腾台址的光学观测条件比肩国际一流大型天文台。这一发现为我国光学天文发展创造了重大机遇,也为国际光学天文发展提供了宝贵的战略资源。

  从事天体物理研究30余年的邓李才是资阳市安岳县人。他的团队由10多名天文学者组成,其中6人是川籍,来自西华师范大学,另有4人也是西华师范大学的外聘专家。

  该台址有什么特别之处?研究团队又是如何发现的?记者对论文第一作者邓李才进行了专访。

  “视力”条件绝佳 看银河比灯还亮

  光学观测台址是稀缺资源,目前国际公认的最佳台址只有智利北部山区、美国夏威夷莫那卡亚峰以及南极内陆冰穹地区。而邓李才研究团队对青海冷湖赛什腾台址的监测数据显示,这个台址的观测条件是世界级的,“与夏威夷莫那卡亚峰及智利各天文台相比基本持平”。

  青海冷湖,位于青海省海西州阿尔金山南麓的戈壁滩上,冷湖镇因湖得名,坐落于此。赛什腾台址就位于冷湖镇附近赛什腾山区域的一处峰顶,海拔4200多米。这里日照丰沛、降水极少、夜空晴朗。来自国家天文台的几位青年学者曾调侃说:“这里的银河比灯亮!”

  自2018年1月起,邓李才研究团队在该台址对冷湖区域的晴夜数量、晴夜背景亮度和气象进行连续监测。连续3年的监测数据显示,青海冷湖赛什腾台址的视宁度中值为0.75角秒,与国际最佳台址同期数据大致相同。此外,该台址在“可沉降水汽”这一指标上也表现非常优越。

  视宁度代表了大气抖动对望远镜观测星象造成的模糊程度,是天文台选址的重要参数之一。可沉降水汽则对物质起源和生命起源等科学研究而言非常重要。邓李才解释:“视宁度数值越小,说明大气湍流越弱,成像的角分辨率越高,望远镜对暗弱天体的探测能力就越强。当我们仰望星空,星星闪烁,就是这样的大气湍流造成。”

  冷湖国际一流台址的发现打破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈。特别是冷湖所在的地理经度区域内,尚属世界大型光学望远镜的空白区,而天文观测常常需要时域、空域的接力观测。邓李才介绍:“青藏高原处于东半球,东半球从夏威夷到欧洲基本上没有很好的光学天文台,这个地方填上这一空白,对于观测特别有利。”

  12年坚持 找到理想天文台址

  早在2016年,12米光学红外望远镜成为“十三五”时期优先布局的10个重大科技基础设施建设项目之一时,邓李才研究团队就把目光锁定在青藏高原。

  “绿树成荫的环境是现代天文观测的大敌。世界上好的天文台无一例外都是处于鲜有植被的干旱地区,看起来都是荒漠和裸岩。所以,我国现代天文台选址的基本方向,也是走向高原、走向不适合人类生存的地域。”邓李才举例,2009年,他和研究团队曾在位于德令哈市的紫金山天文台青海观测站开展观测工作,但随着城市发展加快,到2017年,德令哈方向的背景亮度增加近1000倍,直接影响天文观测。

  正在谋求转型发展的海西州冷湖地区吸引了他们。2018年1月,研究团队开始在冷湖赛什腾山下临时监测点布局设备并测量基本参数。2018年5月,海西州出动直升机运送选址人员第一次到达选址点;此后,首批基建材料、设备物料陆续经直升机吊运上山。2018年10月,除粉尘仪之外(2019年底开始运行)的所有设备到位,研究团队开始视宁度监测。

  监测工作与选址点建设同步开展,给研究团队带来不小的挑战。山上温度低,暴露在自然环境的仪器容易出故障,尤其是验证“视力”环境用的差分图像运动测量仪。“遇到寒流过境,野外气温近零下30℃。人在山上时,半夜醒来,总要忍寒挨冻再去看看。”邓李才说,好在坚持下来了,2019年9月,砂石路修达选址点。

  邓李才透露,2020年12月19日,由西华师范大学与国家天文台合作的50厘米双筒望远镜实现首次科学观测,这也是第一台在C平台建成投运的科学级望远镜。目前,数十台天文望远镜已在冷湖开始建设或签订落户计划,包括清华大学的6.5米口径这样的世界级大型光学望远镜。目前的赛什腾已成为中国规模最大的光学天文观测基地。四川日报全媒体记者 文莎