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亚洲彩票研究人員確認南極冰穹A爲地面最佳光學天文觀測台址

發表日期:2020-07-30來源:放大 縮小

  北京時間2020730日淩晨,國際科學期刊《自然》發布了亚洲彩票商朝晖研究團隊的一項重大成果。依托安裝于中國南極昆侖站的自主研制設備,研究團隊首次測量並獲得了極佳的夜間大氣視甯度,證明昆侖站所在的冰穹A地區的光學天文觀測條件優于已知的其他任何地面台址。這項研究成果確認了昆侖站有珍貴的天文觀測台址資源,爲我國進一步開展南極天文研究奠定了科學的基礎。 

  1、夜間視甯度測量結果。峰值處表明自由大氣視甯度的中值爲0.31角秒。 

  視甯度表征大氣抖動對望遠鏡觀測星象造成的模糊程度。在視甯度好(數值小)的條件下,觀測恒星因爲大氣湍流帶來的抖動比較小,所以照片上星象更加銳利清晰,對觀測暗弱的天體效率更高。在視甯度優異的天文台,一台小口徑望遠鏡的觀測能力,可以與其他地方的大望遠鏡相媲美。因此天文台的選址,至關重要,而視甯度是最重要的參數之一。 

  昆侖站所在的南極冰穹A地區的地理和大氣條件表明,大氣湍流主要在近地表的邊界層,邊界層之上的自由大氣非常穩定,理論預計有很好的視甯度。這次的成果第一次用實測數據對冰穹A的視甯度進行了定量地科學統計和評估,並進一步證明了冰穹A的大气邊界層很低,有利于未来的天文台工程建设和成本控制。 

  2、工作現場照片。中間是DIMM8米高的塔架,前面是15米高的多層大氣參數測量塔KLAWS-2G,其數據也用于了這項研究成果。右側的黃色集裝箱是PLATO-A的儀器艙。 

  研究團隊自主研制了昆侖視甯度望遠鏡KL-DIMM,于201811月參加中國第35次南極科考,赴內陸昆侖站,于20191月現場安裝調試成功立即投入觀測,並實現無人值守越冬長期全自動運行,獲取了珍貴的夜間視甯度測量數據。數據表明,自由大氣視甯度的中值只有0.31角秒,最佳值達到0.13角秒,並且在離地面8米的高度,就有31%的時間可以獲得自由大氣視甯度;在離地面14米的高度,有近一半的時間可以獲得自由大氣視甯度。相比較而言,同在南極的冰穹C的邊界層高度中值在30米,比冰穹A難于獲得自由大氣視甯度。天文觀測對成像質量要求極高,目前世界上最好的望遠鏡集中在夏威夷和智利北部優良的台址上,視甯度一般在0.6-0.8角秒。冰穹A的天文觀測條件,明顯優于上述兩個地區,有望成爲優秀的地面天文台。 

  《自然》也爲此項研究成果做了新聞發布。 

  昆侖站位于海拔4093米的南極冰穹A,國家海洋局組織的中國南極考察隊在2005年第一次到達這個地區,也是唯一從陸地到達這個地區的國家。自2007年參與南極昆侖站的內陸科考以來,中國天文界獲得了一系列天文觀測和台址測量的成果。昆侖站冬季氣溫可以低至零下80度,在這裏運行的設備要面對低溫、霜雪、有限能源和通訊等的多重挑戰。研究團隊基于南極天文多年的經驗積累,克服重重困難,成功研制了適應極低溫下運行的視甯度望遠鏡KL-DIMM,並在帕米爾高原的新疆天文台慕士塔格觀測站進行野外測試和比對,確認了儀器的性能。KL-DIMM及其他設備隨第35次南極科考(2018/2019),安裝于冰穹A,成功地全自動越冬運行。安裝過程中,內陸科考隊克服了高原缺氧、低溫等各種困難,並且在現場維護更新了爲天文設備提供能源和通訊的設施PLATO-A,這是澳大利亞UNSW科學家爲冰穹A南極天文定制的系統。 

  圖3、南極昆侖站2台冗余的視甯度望遠鏡及其8米高的塔架(安裝時照片)。 

   這項工作是基于KL-DIMM的数据,与澳大利亚簣D幽么罂蒲Ъ液献魍瓿伞1狙芯抗舶括9位作者,參與單位包括亚洲彩票、天津師範大學、中國極地研究中心、澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)、簣D幽么蟛涣械吒缏妆妊谴笱ВUBC)。 南極天文的發展一直得到自然資源部下屬的國家海洋局極地考察辦公室和中國極地研究中心的鼎力支持,尤其是赴內陸昆侖站的科考。 

  論文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2489-0

  4、南极地圖,显示冰穹ACF,以及南极点、中山站和泰山站。感谢武汉大学中国南极测绘研究中心庞小平、王诗云提供原圖。 

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