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国家天文台科研人员首次测得南极冰穹A夜间大气视宁度

时间:2019-4-24 10:41:12 点击:

  核心提示: 人民网北京4月17日电 随着南极极夜逐渐降临,国家天文台位于南极冰穹A昆仑站的视宁度测量望远镜(KL-DIMM)首次直接测量到了冰穹A的夜间大气视宁度,同时也证实了在地表8米的高度之上即有机会获得极...

人民网北京4月17日电   随着南极极夜逐渐降临,国家天文台位于南极冰穹A昆仑站的视宁度测量望远镜(KL-DIMM)首次直接测量到了冰穹A的夜间大气视宁度,同时也证实了在地表8米的高度之上即有机会获得极佳的大气视宁度(小于0.3角秒,见图1)。

图1 KL-DIMM望远镜在2019年4月12日的视宁度测量结果

视宁度表征大气湍流造成望远镜成像抖动的模糊程度,是光学红外天文观测台址最重要的参数之一。视宁度数值越小,成像的角分辨率越高,望远镜对暗弱天体的探测能力就越强。因此地面大型望远镜的建设需要选择优良的台址。目前,世界上最好的台址集中在夏威夷和智利,其平均大气视宁度在0.6角秒左右。大气湍流主要集中在近地面的边界层,之上的自由大气湍流就非常小。常规台址边界层厚度约数百米,而南极内陆冰盖由于其特殊的地理位置,大气边界层非常薄,将望远镜架设在边界层之上成为可能。我国在冰穹A已经开展的台址测量表明,其边界层全年中值只有约14米,是南极冰穹C的一半,但过去尚无对夜间视宁度的直接测量。

在国家自然科学基金委的支持下,国家天文台南极天文研究团组开展了冰穹A光学天文的台址测量工作,研制了昆仑视宁度测量望远镜KL-DIMM,在国内经过大量低温和野外测试后,两台望远镜由我国第35次南极科考队于2019年1月安装在昆仑站,架设在为其定制的8米高的塔架上(见图2)。自安装调试结束后,KL-DIMM即开始自动观测,已经获取了大量白天视宁度测量数据。结果表明,即使在白天,也有很多时间可以获得优异的自由大气视宁度。

图2 南极冰穹A(昆仑站)现场的KL-DIMM望远镜。

夜间视宁度的测量结果进一步证实了冰穹A可能是地面上最好的光学天文台址,目前两台KL-DIMM仍在持续自动观测,长期的监测数据将可以为最终确认冰穹A的天文观测资源和我国南极天文台大型望远镜的建设提供科学依据。

在KL-DIMM的研制中,有多项关键技术取得了重大突破。

首先是在南极极端环境下的望远镜运转,冰穹A冬季最低可达-80℃,且无人值守,电力和网络带宽都极为有