Se descubrió el sitio de un observatorio de astronomía óptica de clase mundial en Lenghu, Qinghai, y se convertirá en el observatorio más grande de Asia.

El lago Qinghai Cold es famoso por su forma de relieve única de Yadan. La forma de relieve árida y árida ha creado su belleza vasta, profunda y desolada. Su forma de relieve es muy similar a la forma de relieve marciano. La gran altitud, las zonas escasamente pobladas, el abundante sol y el cielo nocturno despejado crean aquí buenas condiciones para las observaciones astronómicas.

El Arco de la Vía Láctea el séptimo día de julio de 2021, fotografiado en el punto Sestén C en construcción. Foto de Hong Wenhan

Vista panorámica de Seshten después de la nieve del invierno de 2020. Todo el observatorio está envuelto en la puesta de sol, con la vasta cuenca de Qaidam en la distancia.

Buscando el mejor sitio de observación

Los sitios de observación óptica/infrarroja son recursos extremadamente valiosos y escasos. Actualmente, los únicos mejores sitios de observación reconocidos internacionalmente son las montañas del norte de Chile y Mauna Kea. , Hawaii Montañas y domos de hielo del interior de la Antártida. Entre ellos, Chile tiene una gran área de excelentes sitios de observatorios y ha promovido vigorosamente el desarrollo de la astronomía como política nacional. Ha atraído el 68% de las instalaciones terrestres de observación de radioastronomía óptica/infrarroja y de alta frecuencia del mundo. El famoso Very Large Observatory construido por el Telescopio del Observatorio Europeo Austral (ESO) (VLT) está ubicado en Chile. El "asentamiento" de estas instalaciones de observación astronómica brinda oportunidades para que Chile desarrolle investigaciones, tecnología y observatorios de vanguardia. La "ubicación" de estos observatorios astronómicos trae enormes oportunidades para Chile en términos de investigación de vanguardia, tecnología de punta y desarrollo socioeconómico.

La comunidad astronómica china siempre ha otorgado gran importancia a la selección de sitios de astronomía óptica y comenzó a implementar sitios en la región occidental en la década de 1990. ¿Cuáles son los requisitos para la selección óptima del sitio? Deng Licai, investigador jefe del Observatorio Astronómico Nacional, dijo que las observaciones desde la tierra hasta el aire deben pasar a través de la atmósfera terrestre, por lo que el clima local debería tener menos días nublados y más días soleados, y la calidad de los días soleados debería ser bueno, es decir, la visibilidad debe ser buena.

Explicó además que la luz de las estrellas debe atravesar la atmósfera para llegar a los ojos e instrumentos humanos, y la turbulencia del flujo de aire causada por la compresión o expansión de la atmósfera hará que el flujo de luz se doble y vibre al pasar. En estos lugares, a menudo vemos estrellas "parpadear" y "cuanto más parpadean, peor es su visión".

El brillo en el aire no es ideal.

Si hay polvo en el aire, éste será absorbido o dispersado por la atmósfera, por lo que el aire local debe estar especialmente limpio. Además, para lograr objetivos científicos extremos, los investigadores necesitan observar la luz infrarroja con longitudes de onda más largas, lo que es un medio importante para obtener información astrofísica importante. Debido a que el vapor de agua absorbe tan fuertemente la luz infrarroja, el contenido de vapor de agua desde el suelo hasta la parte superior de la atmósfera debe ser particularmente bajo.

Estas duras condiciones excluyen muchos sitios de observación.

A partir de 2017, el equipo de investigación de Deng Licai aprovechó la oportunidad para llevar a cabo proyectos de investigación científica en Qinghai, cooperó con el gobierno local de Lenghu, prefectura de Haixi, y comenzó a buscar sitios de observación en zonas deshabitadas. área en el oeste de la prefectura de Haixi.

Lenghu sin contaminación lumínica

Lenghu, que ha entrado en el campo de visión de los astrónomos, se encuentra en la prefectura de Haixi, provincia de Qinghai. Alguna vez fue una importante zona de producción de petróleo en China. En la década de 1980, cuando los recursos petroleros se agotaron, Cold Lake se redujo a una ciudad de poco más de 800 residentes. Precisamente por su pequeña población, en la zona casi no hay contaminación lumínica, y el cielo estrellado por las noches es excepcionalmente claro.

Confiando en el fresco entorno geológico y de relieve marciano y en los recursos del cielo estrellado nocturno oscuro de alta calidad, Lenghu está construyendo una "ciudad de Marte" que integra la popularización de la ciencia, la investigación científica y la ciencia ficción. En 2017, los cuadros locales que buscaban transformación y desarrollo tomaron la iniciativa de encontrar a Deng Licai, con la esperanza de presentar proyectos astronómicos.

Pero a Deng Licai también le preocupa que una vez que Lenghu, un hermoso cielo estrellado escasamente poblado, se convierta en un lugar de celebridades de Internet, destruya los recursos originales del cielo estrellado de la noche oscura. Una semana después de que las negociaciones de cooperación llegaran a un punto muerto, los funcionarios locales acudieron a él con un documento rojo: convertir toda la zona de Cold Lake en una reserva de cielo oscuro. "La contaminación lumínica es un problema al que se enfrentan los observatorios de todo el mundo, y Cold Lake resolvió este problema antes de que comenzara el proyecto".

En mayo de 2018, el equipo de Deng Licai visitó las montañas Sesten en Lenghu y dejó las primeras huellas humanas en esta "montaña virgen". "Sesteng es mongol y tiene dos significados. Uno es repentino, como una montaña que se eleva repentinamente desde el Gobi, y el otro significa despertar". Deng Licai dijo que cuando el helicóptero lo envió por primera vez a la cima de la montaña Sesten a una altitud de 4.200 metros, descubrió que las condiciones locales eran ideales.

El área de Cold Lake tiene largas horas de sol, muy poca precipitación y cielos nocturnos despejados. Ha habido registros de excelentes condiciones climáticas en la historia. Pero en el pasado la gente pensaba que la zona era demasiado polvorienta para ser adecuada para un observatorio. La situación en el lugar subvirtió la comprensión de todos. Deng Licai dijo que si la montaña es relativamente suave, el polvo se moverá con la montaña. Sin embargo, hay altas montañas no muy lejos en el área de Lenghu. Hay una diferencia de altura de más de 1.000 metros entre Sesten y la cuenca de Qaidam, y la arena y el polvo rara vez llegan a la cima de la montaña. "Incluso si hay tormentas de arena en el municipio de Lenghu o en lugares que pasan, mientras llegues a la cima de la montaña, el cielo que verás seguirá siendo azul".

Subir la montaña con el equipo a la espalda.

El equipo de investigación finalmente seleccionó un sitio en una zona montañosa (Se Teng Bing) con una altitud de 4.200 metros. El gobierno de la prefectura de Haixi desplegó helicópteros para transportar los materiales de construcción de la plataforma de observación al lugar. Sin embargo, la posterior operación y mantenimiento del equipo de medición de parámetros depende del equipo de Deng Licai, lo cual no es una tarea fácil. En ese momento, no había caminos que condujeran a los puntos de monitoreo en las zonas montañosas, por lo que el equipo de selección del sitio tuvo que transportar manualmente varios instrumentos e instalaciones a través de las montañas y crestas.

"Para mantener y actualizar el equipo, subimos la montaña una docena de veces. Subimos desde la ladera de 3.200 metros al pie de la montaña, a la que se puede llegar en vehículos todo terreno. , hasta la cima de la montaña, que se encuentra a 4.200 metros sobre el nivel del mar." Ante el desafío del mal de altura, Deng Licai, amante del montañismo, necesitó 2 horas y media para ascender 6 kilómetros con 10 kilogramos de suministros, mientras que sus colegas tardaron entre 3 y 5 horas. Esta ardua tarea siempre conlleva peligros. Una vez, Deng Licai resbaló y cayó por la ladera. Al final de la ladera había un acantilado. Rápidamente estiró sus extremidades para aumentar el área de fricción y luego se detuvo. Dijo que el equipo del proyecto tuvo experiencias similares y algunos incluso pasaron la noche en montañas áridas.

A principios del invierno de 2018, Deng Licai estaba escalando una montaña. Foto de Tian Caijian

Las condiciones en la montaña son aún peores "Cuando dormimos por la noche, usamos chaquetas y pantalones de plumas árticos, nos metemos en sacos de dormir a -30 grados centígrados y nos cubrimos con ropa. cinco edredones. Básicamente no hace frío". Debido a esto, los investigadores han dedicado mucho esfuerzo a desarrollar software que les permita observar y controlar el equipo de forma remota.

Después de superar muchas dificultades, el equipo de investigación finalmente obtuvo datos concluyentes sobre las condiciones de observación óptica/infrarroja del Monte Seshten. Para evitar que diversos factores no científicos interfieran con la selección de la ubicación de las instalaciones de observación astronómica a gran escala y garantizar la confiabilidad e imparcialidad de los datos, todos los datos brutos recopilados por el proyecto se hacen públicos en tiempo real durante todo el proceso de selección del sitio. .

La estrella que "no parpadea"

A finales de 2020, el equipo ha acumulado tres años de datos de seguimiento del sitio. El análisis estadístico mostró que la agilidad visual media en Cold Lake Sesten Mountain C (punto de altitud de 4200 m) fue de 0,75 segundos de arco. Este parámetro es aproximadamente el mismo que el de los mejores datos de sitios internacionales para el mismo período. En comparación, la magnitud aparente en Lianyingzhai en el condado de Xinglong, provincia de Hebei, donde se encuentra el Telescopio Guo Shoujing (LAMOST), fue de 1,5 segundos de arco, el doble.

¿Cuál es el concepto de 0,75 segundos de arco? Deng Licai dijo que un círculo se corta en 360 partes, cada parte tiene un grado y un grado se corta en 3600 partes, una de las cuales es un segundo de arco. 0,75 segundos de arco es un ángulo extremadamente pequeño que no se puede distinguir a simple vista. "Cuanto más pequeña es la nebulosa aparente, más estables son los objetos celestes observados. La gente en la ciudad encuentra hermoso ver las estrellas parpadeando, pero desde aquí, las estrellas básicamente no parpadean. Estas condiciones son muy beneficiosas para las observaciones astronómicas. "

La mejor ventana de observación para objetivos científicos extremos como "el origen de la materia" y "el origen de la vida" se encuentra en la banda infrarroja. La humedad atmosférica absorbe fuertemente la luz infrarroja, por lo que la métrica más importante del sitio es el vapor de agua precipitable (PWV). En esta métrica, el sitio de Cold Lake Seshten es el mejor de todos los principales sitios internacionales en las latitudes medias.

Un análisis cuantitativo exhaustivo del tiempo observable y la sensibilidad aparente muestra que el monte Seshten es superior a otros sitios de la meseta tibetana y está a la par de los observatorios de Mauna Kea en Hawaii y Chile.

El 20 de diciembre de 2020, se instaló el telescopio 50BiN desarrollado conjuntamente por la Universidad Normal del Oeste de China y el Observatorio Astronómico Nacional y comenzaron las observaciones de prueba. Esta es la "primera luz" de la Base de Observación Astronómica de Lenghu, es decir, la primera vez que un observatorio o equipo de observación astronómica observa un objetivo en el cielo.

"El descubrimiento de la Estación Internacional de Primera Clase Lenghu ha roto el cuello de botella que durante mucho tiempo ha restringido el desarrollo de la observación de la astronomía óptica en mi país y ha creado importantes oportunidades para el desarrollo de la astronomía óptica en mi país".

Deng Licai dijo que, especialmente el área de longitud geográfica donde se encuentra Cold Lake, sigue siendo un área en blanco para los grandes telescopios ópticos del mundo, y las observaciones astronómicas a menudo requieren observaciones de retransmisión en el dominio del tiempo y del aire, por lo que Cold Lake es un lugar internacional de primera clase. sitio para la astronomía óptica y recursos valiosos para el desarrollo.

Instalación del telescopio

Para maximizar el potencial científico del sitio de Cold Lake, la Academia de Ciencias de China unirá fuerzas con el gobierno provincial de Qinghai para proteger los recursos del sitio lo antes posible. posible y evitar actividades artificiales como la iluminación. Por otro lado, proporcionará una planificación y un diseño unificados para el desarrollo de importantes instalaciones de observación en el futuro.

Deng Licai dijo que para proteger el ambiente nocturno oscuro, las luces corporativas, las luces municipales y las luces domésticas de Lenghu tienen las regulaciones correspondientes, y las violaciones de las regulaciones serán castigadas. "La población permanente local es muy pequeña y los turistas vienen al desierto para disfrutar del cielo estrellado y los accidentes geográficos. Por lo tanto, ni los turistas ni los lugareños dañarán el ambiente nocturno oscuro y hay poca presión para proteger el sitio. Sin embargo, el gobierno Todavía concede gran importancia a esto. Las normas de protección del cielo oscuro están en proceso de elaboración ".

Actualmente, el telescopio de rastreo de 2,5 metros de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, el Song de 1 metro. Telescopio y el Telescopio Solar de Infrarrojo Medio de 1 metro del Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China, y los Binoculares 50BiN de la Universidad Normal del Oeste de China, los telescopios de observación planetaria de 1,8 metros y 80 centímetros del Observatorio Astronómico Nacional. de la Academia China de Ciencias y el Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias (IGGP) están construidos sobre esta plataforma. En el futuro habrá más telescopios en esta "casa".

En mayo de 2021, la provincia de Qinghai y la Universidad de Tsinghua firmaron un acuerdo para construir un telescopio de rastreo (espectral) de campo amplio de 6,5 metros de diámetro en Lenghu, Qinghai, en aproximadamente 7 años como base para la realización. investigación astronómica integral. Deng Licai reveló que la mayoría de los proyectos de telescopios firmados actualmente con Cold Lake han entrado en la etapa de construcción e instalación de equipos, y el número de telescopios ha llegado a 30 (incluido 1 telescopio en el proyecto de conjunto). Para entonces, Cold Lake se convertirá en el más grande. proyecto astronómico en China e incluso en Asia.

"El próximo objetivo que tengo en mente es el telescopio óptico/infrarrojo de gran apertura de China, ¡12 metros o incluso más grande!"

Obtenga más información sobre: ​​telescopios ópticos y radiotelescopios

Los telescopios ópticos son los primeros telescopios inventados por los humanos y funcionan en la banda de luz visible (es decir, luz visible para el ojo humano). En comparación con el ojo humano, los telescopios ópticos pueden aumentar la concentración de luz y mejorar la resolución, lo que facilita enfocar objetos celestes y realizar observaciones a largo plazo. El Telescopio Guo Shoujing (LAMOST) es un telescopio óptico.

Muchos objetos distantes no pueden detectarse con telescopios ópticos debido a su tamaño. Los cuerpos celestes del universo no sólo irradian ondas de luz visible, sino que también irradian continuamente ondas electromagnéticas con longitudes de onda mayores que las ondas de luz. A partir de este fenómeno, los científicos inventaron el radiotelescopio. Un radiotelescopio típico tiene forma de tapa de olla grande, como el telescopio FAST. Debido a que las ondas de radio pueden atravesar las nubes y el polvo, los radiotelescopios pueden usarse para realizar observaciones continuas sin las limitaciones de los días lluviosos y las noches oscuras.

Editor: Fan Yijing Corrector: Li Lijun