天体|望向深空之眼建在哪儿“视力”最佳( 二 )


海选、踏勘、精测 天文望远镜“落户”不简单
夜空中 , 我们目力所及的繁星 , 90%以上都是银河系内的恒星 , 这是因为这些恒星离我们较近 。
由于地球自转轴和银盘存在一个夹角 , 所以在实际观测星空的时候 , 南半球所对应的南天可以看到更多银河系内的天体;而在北半球对应的北天 , 银河系遮挡较少 , 借助望远镜可以看到银河系外和银盘外的天体 。
对于天文学家而言 , 无论是银河系内还是系外的天体都有重要的研究价值 。 冯麓说:“对于大口径望远镜的建设而言 , 地理位置的考量更多的是出于天文台自身的倾向性 , 比如美国的天文台偏向于在本国领土内建设望远镜 , 而欧洲南方天文台从建台之初就是要在南半球设立自己的观测基地等 。 ”
邓李才说 , 想要寻找系外行星上的生命迹象 , 捕捉电磁引力波爆发和太空偶发的瞬时天体物理事件 , 望远镜就必须尽量均匀地分布在全球各地 , 才能在有限的时间窗口中精确观测、验证这些天文现象 。 而冷湖镇在东半球独特的地理位置 , 恰好填补了莫纳克亚山、阿塔卡马沙漠和加那利群岛三地天文台之间在地理上的巨大鸿沟 。
当然 , 让天文望远镜“落户” , 不可能一蹴而就 。 邓李才介绍 , 就冷湖镇地区的天文台选址来说 , 科学家首先从多年来地面气象台网和卫星云量的数据中 , 选择了一个大致的适宜区域;然后实地踏勘 , 查看地形地貌、地质条件等 , 例如是否有起伏明显的高山 , 地质条件是否利于修路;再调阅当地3个气象站近30年的气候记录 , 查看这里的年平均降水量和年日照时间;确定大致可行之后 , 还要再进行长期的定点测量 。
要“看到”还要“看好” 选址需考虑这些科学指标
光学天文台的选址需要考虑诸多科学指标 , 比如晴夜数、天光背景亮度、视宁度以及涉及气象条件的风力、颗粒物、水汽等 。
视宁度指的是大气抖动对望远镜观测星象造成的模糊程度 , 选址地区的视宁度越低越好 。 视宁度的监测往往采用差分图像运动监测仪 。 这种设备根据所收集到星斑的运动统计结果 , 结合大气湍流的物理统计模型 , 就可以反演出台址上空大气的视宁度 。
决定地基光学红外望远镜能否观测到天体的最重要因素还包括云量遮挡 。 冯麓介绍 , 传统天文观测有两种 , 一种是测量天体的亮度 , 一种是测量天体的光谱 。 对于前者而言 , 因为测量的是来自目标天体光子的绝对数量 , 所以一旦在观测目标和望远镜之间出现云 , 到达望远镜的光子就会减少 , 云层太厚的时候也有可能完全接收不到光子 。 而光谱观测则不需要测量到达光子的绝对数量 , 只要有来自天体的光能被接收 , 而且强度足够看到各条谱线的相对位置 , 观测就是成功的 。 但如果观测的天体比较暗 , 光谱观测可能也会受一点影响 。
所以 , 天文学家在考察台址的云量时 , 一般会把长时间(比如3到6个小时)在天顶方向很大角度范围里不存在任何云的情况称为晴夜或者测光夜 。 而在长时间较小范围内无云或者少云的情况被称为光谱夜 。
冯麓认为:“一个台址是否优良 , 首先要看的就是它的晴夜和光谱夜占全年的百分比 。 如果有云 , 还要看云的分布和有云时间的长短 。 ”
此外 , 水汽是阻止红外光穿透大气的主要因素 。 评价大气水汽含量的指标是大气可沉降水汽含量 。 它表征了从地面到天顶大气中水汽的总量 , 海拔越高水汽含量越低 , 周围植被越少的台址通常可沉降水汽含量也较低 。 水汽的指标测量较为复杂 , 往往需要在红外和射电多波段同时进行探测 , 根据探测结果 , 结合模型反演出可沉降水汽含量的绝对值 。