夜观天象,全球何处最佳?南极冰穹A!

仰望星空,夜观天象,哪里位置最佳?

北京时间2020年7月30日凌晨,国际科学期刊《自然》发布的一项重大成果给出了最新答案:南极冰穹A!这里是地球上夜间观测恒星最清晰的地方。

这项由中国科学院国家天文台商朝晖研究团队完成的研究,依托安装于中国南极昆仑站的自主研制设备,首次测量并获得了极佳的夜间大气视宁度,证明昆仑站所在的冰穹A地区的光学天文观测条件优于已知的其他任何地面台址。

这为我国进一步开展南极天文研究奠定了科学的基础。

图为南极昆仑站天文观测工作现场照片

正所谓工欲善其事,必先利其器。遥看浩渺宇宙,要想看得更清更远,除了需要更专业的观测设备,天文台的选址亦十分关键,而视宁度便是最重要的参数之一。

视宁度,是指大气抖动对望远镜观测星象造成的模糊程度。在视宁度好(数值小)的条件下,观测恒星因为大气湍流带来的抖动比较小,所以照片上星象更加锐利清晰,对观测暗弱的天体效率更高。在视宁度优异的天文台,一台小口径望远镜的观测能力,可以与其他地方的大望远镜相媲美。

“昆仑站所在的南极冰穹A地区的地理和大气条件表明,大气湍流主要在近地表的边界层,而之上的自由大气非常稳定,预计有很好的视宁度。”

向着未知奋进,研究团队自主研制了昆仑视宁度望远镜KL-DIMM,于2018年11月参加中国第35次南极科考,赴内陆昆仑站,于2019年1月现场安装调试成功后立即投入观测,并实现无人值守,越冬长期全自动运行,获取 了珍贵的夜间视宁度测量数据。

数据表明,自由大气视宁度的中值只有0.31角秒,最佳值达到0.13角秒,并且在离地面8米的高度,就有31%的时间可以获得自由大气视宁度;在离地面14米的高度,有近一半的时间可以获得自由大气视宁度。

相比较而言,同在南极的冰穹C的边界层高度中值在30米,比冰穹A难于获得自由大气视宁度。而天文观测对成像质量要求极高,目前世界上最好的望远镜集中在夏威夷和智利北部优良的台址上,视宁度一般在0.6-0.8角秒。

“冰穹A的天文观测条件,明显优于上述两个地区,有望成为优秀的地面天文台。”商朝晖表示,这次的成果第一次用实测数据对冰穹A的视宁度进行了定量地科学统计和评估,并进一步证明了冰穹A的大气边界层很低,有利于未来的天文台工程建设和成本控制。

据了解, 这项工作是基于KL-DIMM的数据,与澳大利亚和加拿大科学家合作完成。本研究共包括9位作者,参与单位包括国家天文台、天津师范大学、中国极地研究中心、澳大利亚新南威尔士大学、和加拿大不列颠哥伦比亚大学。

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