天体|望向深空之眼建在哪儿“视力”最佳

冯麓
中国科学院国家天文台副研究员
青海省西北角的冷湖镇，正在成为全球天文界关注的焦点。这里的赛什腾山，最高海拔4576米，距离敦煌约250千米。
自2018年初至2020年底，近3年间，这块干旱少雨、日照强烈的地区吸引了一批批科学家，他们不时仰望星空，试图从云量、夜空背景亮度、气温、压力、湿度、风速和方向、灰尘、可降水量等数据中抽丝剥茧，目的只有一个，为未来的望远镜寻找一处适合安放的新家。
最终的结果足以令科学家们欣慰。
近日，中国科学院国家天文台、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、中国科学院紫金山天文台青海观测站等团队的研究人员在《自然》杂志发表论文称，他们发现赛什腾山C区4200米海拔标高点的光学观测条件，在光学红外天文观测性能方面可以比肩国际一流光学红外天文台台址。其中，能够影响地基望远镜成像质量的视宁度指标的中值为0.75角秒，这个参数与国际最佳台址数据大致相同。
目前已知的世界上最好的天文台台址包括以美国夏威夷莫纳克亚山为代表的海岛高山型，以智利塞罗·帕拉纳地区为代表的海岸边高耸山脉型和以南极为代表的极地型。内陆是否存在能与之比肩的优秀台址，赛什腾山C区的发现给出了答案。选台址可能是天文领域中最艰苦的工作之一。在每一处台址背后，都有一串大数据的支撑，除了需要考察地形、地质、运行支撑外，还需考虑诸多天文观测的相关影响因素，包括晴夜数、视宁度、气象条件等指标。
避开光污染天文台台址不断远离城市
“古老的天文台，例如英国格林尼治天文台、伽利略工作过的意大利帕多瓦天文台，都建在城市里或近郊。在它们建设的时代，望远镜口径很小，观测也主要以目视为主，而且那时城市几乎没有光污染。 ”上述论文第一作者、中国科学院国家天文台研究员邓李才介绍，天文学发展到近代，逐渐开始重视天文台的选址，天文台台址也在不断远离城市。
邓李才说，地基天文观测都是透过地球大气进行观测，大气中的物质会吸收来自天体的信号，所以台址上空的大气越薄，被吸收的信号就越少。因此需要在海拔尽可能高的地方选址。
此外，选址还需要远离人造光源，因为大气中各种因素产生的散射会严重影响天文观测。
人类活动不仅制造了更多的光污染，也让尖端的地基光学红外望远镜直面更多挑战。中国科学院国家天文台副研究员冯麓告诉科技日报采访人员：“现代的光学红外望远镜在灵敏度和波长覆盖范围方面，要比以前强得多。望远镜的聚光能力越来越强，也就意味着它们不仅能捕捉星光，也会将城市灯光一起收集进来。而未来观测的天体目标越来越远，这就意味着在地面观测的时候它们本身就会很暗。所以用于夜间观测的天文台的选址就要避免城市的光污染，选择更偏僻的地方。 ”
建国初期，我国用来在夜间观测的天文台只有位于南京市的中国科学院紫金山天文台。上世纪90年代，天文学家在我国西部开展了一系列台址探查和监测工作。云南天文台的高美古观测站、新疆天文台的南山观测站、青海的德令哈观测站就诞生于这一时期。这些台站的海拔高度普遍在2000—3000米，相对于海拔仅有900米的河北兴隆观测站，它们能避开1000—2000米的大气湍流，视宁度也就更好，更有助于望远镜成像。
为了应对未来更大口径望远镜建设的需求，我国在2003年前后集中力量对青藏高原和帕米尔高原开展了选址工作。西藏的乌玛、噶尔，新疆的卡拉苏等海拔在3000—4000米的台址都是在这期间涌现出来的。