地表觀星哪最強？中科院論文登《自然》：就在南極崑崙站邊

澎湃新聞記者 虞涵棋

天文學家想要「夜觀星象」，光有天時還不夠，地利條件也重要。

根據中國科學院國家天文臺馬斌團隊7月29日發表在世界頂級學術期刊《自然》上的一篇論文，南極冰蓋最高點「冰穹A」（Dome A）也許是地球上夜間觀測恆星最清晰的地方，適合建造天文望遠鏡。

給望遠鏡找個家

以光學紅外望遠鏡為例，好臺址要考慮的因素很多。比如，環境不能太亮，因此要遠離人煙；熱噪音影響儀器，因此最好寒冷；水汽造成幹擾，因此最好乾燥；雲會遮擋星光，因此要晴多雨少。

常言道「登高望遠」，這話放在天文望遠鏡上也成立，用專業術語說叫「視寧度」問題。大氣分布並不均勻，不同層面上的大氣湍流會讓光線無法直線抵達望遠鏡——這也是地面上看星星會「眨眼睛」的原因。為儘量避免星星閃爍影響圖像質量，越往高處，上頭的大氣湍流往往越少，視寧度也就小了。

安裝在崑崙站的視寧度測量望遠鏡KL-DIMM

正因如此，目前最負盛名的光學望遠鏡（比如 「凱克雙鏡」、「歐洲甚大望遠鏡」），以及下一代旗艦機（比如「30米望遠鏡」、「歐洲極大望遠鏡」），選址不是在智利的沙漠高地裡，就是在夏威夷的高山上。

最後，由於地球是歪著朝向銀河系中心的，導致南半球相比北半球得天獨厚：能觀測到的銀河系天體更多。歐洲的天文學家們，合作起來專門在智利建了個「歐洲南方天文臺」（ESO）。

還有一個公認好評的地方就是南極。寒冷乾燥，遠離人類噪音，自由大氣湍流較弱，大氣透明度和天空背景都很優秀。一些觀測和理論研究表明，高海拔的南極冰穹是地球上最好的天文臺址，在某些方面可與空間相媲美。法國／義大利最早於1975年在冰穹C建站，並逐漸開始一系列的科研工作。

要知道，中低緯度地區最好天文臺（智利、夏威夷、拉帕馬爾島）的視寧度中值範圍在0.6-0.8角秒，而冰穹C的視寧度中值範圍估計在0.23-0.36角秒，呈現顯著優勢。

然而，針對南極內陸冰蓋最高點冰穹A，科學家們此前只測量過白天的視寧度數據。

冰蓋最高點

冰穹A是個約60公裡×15公裡的平臺，最高海拔4093米。2005年，中國第21次南極考察隊在人類歷史上首次到達南極冰穹Ａ區域。2009年，中國在冰穹Ａ區域建立崑崙站。

自2008年起，中國天文學家在冰穹A陸續安裝了小型光學望遠鏡陣CSTAR和南極巡天望遠鏡AST3。其中，後者對2017年引力波事件對應的中子星並和進行了有效觀測。

不過，相比其冰穹C來，冰穹A的視寧度是否更勝一籌呢？

為此，中國第35次南極考察隊帶去了崑崙視寧度測量望遠鏡KL-DIMM，於2019年1月架設在8米高的定製塔架上。經過2019年4月11日至8月4日的數據收集，馬斌團隊報告了冰穹Ａ的夜間視寧度中值為0.31角秒，最低可達0.13角秒。冰穹A在8米高位置的觀測效果比冰穹C在同高度好得多，相當於與冰穹C在20米高度的效果。作者團隊認為，這是因為冰穹A上方的邊界層較薄，在該位置建造望遠鏡的難度也更小。

論文結尾估計，中國擬建於冰穹A的2.5米口徑南極崑崙暗宇宙巡天望遠鏡KDUST，有能力與中緯度地區的6米級望遠鏡一爭高下。

責任編輯：李躍群

校對：丁曉