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鄧李才:在青藏高原尋覓星光

發佈時間:2021-09-07 15:53:00來源: 四川日報


鄧李才(左一)爬山找台址。


青海冷湖賽什騰台址。本版圖片均由受訪者提供


鄧李才(上)監測數據。


鄧李才(右)調試設備。

  兒時在老家安嶽,他就喜歡趴着看星星,時常在想星星上有些什麼

  他每月都要回川,致力於推進四川天文學科發展以及天文學科普

  冷湖所在的地理經度區域,尚屬世界大型光學望遠鏡的空白區,是國際光學天文發展的寶貴資源

  一身短袖、短褲,身形偏瘦,深邃的雙眸格外有神,舉手投足之間,十分謙和有禮……8月24日,記者在成都見到中國科學院國家天文台研究員、西華師範大學物理與天文學院天文系主任鄧李才時,他正用手機遠程操縱着安裝在青海冷湖賽什騰台址上的攝像頭。他向記者介紹説,“近處這兩個建成的圓頂裏,放置了兩台天文望遠鏡,遠處是正在建設的觀測台……”

  今年57歲的鄧李才,是資陽安嶽人,定居北京。8月18日,頂級學術期刊《自然》發表了鄧李才團隊的最新發現:在青藏高原上的“冷湖”,有一個高質量的天文觀測點,這裏足以安裝和運行下一代任何口徑的望遠鏡。

  這一重大發現,讓那個常年在高原、戈壁尋覓星光的鄧李才,從幕後走向了台前,成為天文學界一顆“閃亮的星”,而他與星空的故事還不止於此。

  A故鄉的星空點燃對天文學的熱愛

  “小時候,我就喜歡趴着看星星,時常在想星星上有些什麼。”説起與天文學的緣分,鄧李才回憶,孩提時代,自己經常去安嶽縣的文化館學畫畫,也有機會翻閲到很多書籍。其中,一本名叫《第二次握手》的書裏,有描寫天文觀象台的情節,更激發了鄧李才對探索神祕的星空產生無限的嚮往。

  1980年,鄧李才參加了高考,考進了四川大學物理系。在完成本科學業之後,他報考了南京紫金山天文台,4門複試科目整整考了兩天,因為準備充足,加之求學的堅定,他最終以第一名的成績被錄取。“那時候,我對自己的未來想法已逐漸明確,就是想從事天文物理學研究,所以毫不猶豫地報考了紫金山天文台。在我的印象中,那就是中國天文學的聖地之一。”鄧李才説。

  在紫金山天文台讀書期間,鄧李才潛心鑽研恆星物理,從實測天體物理,到利用恆星模型去解釋觀測結果,不斷地探索着天文學未知領域,順利取得了碩士學位。

  1989年,鄧李才赴意大利留學攻讀博士學位。這次經歷讓鄧李才有了新的認識,“意大利不僅有頂級的國際恆星物理團隊,而且他們天文學普及程度很高,甚至從小培養學生對天文學的興趣,雜誌、書本里,都能接觸到天文學知識。還有,這裏幾乎每一個城市都建有天文台,幾乎每所大學都有天文系,而在中國,只有很少的高校有天文系。”

  2016年,西華師範大學創建天文系,成為四川省首個開辦天文學專業的高校,鄧李才應邀成為首任天文系主任。鄧李才説,“是四川盆地被雲層擋住的星空和對其無限的遐想點燃了我對天文學的熱愛,我想把天文學種子撒向這片土地。”

  “什麼是天文學?你把眼睛放平,往上看是天文,往下看才是其他學科。”鄧李才認為,天文學對人類知識體系構建具有重要作用,數學、物理學、地理學以及不少人文學科都與天文學有很大關係。“建立天文系就是希望培養天文學研究、教育和科普人才。而我更看重的是中小學校師資人才的培養,只有在中小學校普及天文學知識,才能吸引更多的孩子關注星空,將來才可能有更多的人從事天文學領域的研究。”

  雖然早已定居北京,鄧李才説,因為受聘於西華師範大學,自己基本上每個月都要來成都、南充一趟,致力於推進四川天文學科發展以及天文學科普。

  記者採訪時,鄧李才剛結束南充的工作,然後馬不停蹄地來到成都,準備次日返回北京。“這次來,主要是參與籌備10月下旬在南充舉辦的中國天文學會年會。”

  “機會是搶來的,”鄧李才坦言,此前南充乃至四川都沒有承辦過中國天文學會年會。“今年,北京、南京都提出申辦,我們是極力自薦、爭取,才贏得這個機會,這也是四川向外界展示天文學實力的一個機會。”

  鄧李才透露,西華師範大學正牽頭創辦四川省天文學會,希望匯聚更多的力量,開展普及天文科學知識等工作。

  B在東半球為望遠鏡找一個家

  在賽什騰山頂上,有兩台測量視寧度的望遠鏡。其中一台由鄧李才研究團隊負責,服務於大型光學望遠鏡項目,其中包括SONG(全球網絡觀測望遠鏡)項目。這是我國天文界參與的一個國際性天文學聯合研究計劃。

  2008年,在一次學術交流會上,國外幾位天文學家和鄧李才討論了SONG項目,並提出希望中國參與,目的是連續不間斷跟蹤觀測星體,進行星震學和系外行星探測等方面的研究。

  “望遠鏡的觀測活動通常在夜晚進行,到了白天,單個站點的觀測就會中斷。”鄧李才解釋,如果把所有天文台、大望遠鏡都放在西半球,當西半球白天發生重要事件時,雖然東半球可以看見,但卻因為缺少好的天文台和觀測設備而錯失發現基本自然規律的契機,會讓人非常遺憾。

  為此,天文學家提出,聯合各國望遠鏡實現接力式觀測。具體而言,就是一個國家的望遠鏡處於白天時,另一個國家的望遠鏡剛好迎來夜晚,這樣就可以繼續對某個目標進行觀測。通過這種接力式觀測方式,科學家便可獲得長期連續的數據。

  不久,在東半球找一個好的觀測台,並裝上天文望遠鏡以實現人類對星空的連續觀測,就開始進入實際操作階段。

  2009年鄧李才和團隊展開了SONG項目選址工作。“綠樹成蔭的環境是現代天文觀測的大敵。對觀測天文學而言,無光害和射電寧靜是基本條件。然而,因為城市的亮化,我們國家現有的光學天文台站都受到了不同程度的影響。”鄧李才説,世界上好的天文台無一例外都是處於鮮有植被的乾旱地區,看起來都是荒漠和裸岩。所以,我國現代天文台選址的基本方向,也是走向高原、走向不適合人類生存的地域。

  青藏高原人口稀少,幾乎不受城市燈光影響。空氣稀薄且潔淨度高,部分地區降水和雲量都極少,這裏對觀測的干擾相對較少。

  2009年至2012年,鄧李才研究團隊在青海省海西州的德令哈市附近為SONG項目選址。德令哈觀測站本來是紫金山天文台的一個射電天文學台站,擁有一架13.7米口徑的毫米波望遠鏡。雖然此站不是為光學天文觀測所設,但SONG項目口徑較小、對台址要求不甚嚴苛,鄧李才長時間考察後認為,這裏的天空條件能滿足觀測所需。

  2013年,我國SONG項目落户德令哈市東郊,這是在我國西部高原落地的首個有着明確科學目標的光學天文項目。

  C穿越無人區找到國際一流台址

  然而,隨着德令哈市城市化進程的不斷加快,燈光、粉塵和電磁干擾嚴重製約瞭望遠鏡的觀測能力。2017年,德令哈市方向的天空背景,已經比項目開始之初亮了1000倍,這讓SONG的觀測難以為繼。

  此時,青海海西州一個曾經因石油興盛、又因資源枯竭沉寂的小鎮——冷湖,走入了鄧李才的視野。冷湖是一個極其孤寂的小鎮,常住人口不過百餘人。謀求轉型的當地政府引入了一系列與太空、宇宙概念相關的產業。鄧李才也被當地政府邀請到冷湖,考察當地是否有合適的天文台址。“黑暗、乾燥,沿途寸草不生,還真的可能有戲。”鄧李才説。

  選址的過程中,鄧李才爬過事先預選的可用於放置望遠鏡的高山頂峯。“上山前,我們會分析這座山的山形、位置、道路建設等。”鄧李才表示,越不適合人類居住的地方,天文觀測條件往往越好。

  冷湖賽什騰是一片羣山,平均海拔超過4000米。通往這片羣山的路,橫卧在近萬平方公里的戈壁中,有時幾百公里內都見不到人影。“我們現在所走的每一步,都是人類在此留下的第一步。”穿越無人區時,鄧李才不斷勉勵團隊成員。

  2018年1月,鄧李才研究團隊正式對該地域的晴夜數量、晴夜背景亮度和氣象進行連續監測。一開始,直升機擔重任,往山上運送了不少設備和基建材料。然而,沒有道路通達選址點,後期的選址設備運行與維護,就沒那麼輕鬆了。

  從3000多米的山腳到4000多米的山上,雖然只有6公里路程,但步行至少需要3個半小時,團隊人員以人力揹負各種儀器設施,建成了所有關鍵台址參數的測量平台並開始運行。

  直到2019年9月,砂石路才修達選址點。“現在輕鬆點,車能直接開到台址,但是生活條件依然很艱苦,研究人員上去調試設備,一般都在小木屋裏將就睡一夜,帶點辣條、餅乾充飢。”

  連續3年的監測數據顯示,研究團隊獲得了關於賽什騰山台址區域的各種參數,包括氣象、天光背景、晴夜數量和天文大氣總視寧度等所有參數的95%連續覆蓋率,獲得了對賽什騰山光學、紅外觀測條件的結論性數據。為避免各種非科學因素對大型天文觀測設施選址產生干擾,保證數據的可靠性和公正性,所有的原始數據在整個選址過程中實時公開。

  冷湖選址的過程,鄧李才有一個擔憂。“本身這裏是雅丹地貌,又靠近塔克拉瑪干沙漠,沙塵沙暴天氣較為嚴重。”為此,研究團隊在台址安裝了粉塵儀,對顆粒物和氣溶膠進行了長期監測。

  “目前來看,沙塵是隨高程呈指數下降分佈的,對於海拔4200米的賽什騰山,沙塵天氣可以忽略。”鄧李才説,按可觀測時間和視寧度進行綜合量化分析,賽什騰山的指標優於青藏高原其他選址點,與夏威夷莫納克亞峯和智利各天文台相比,基本持平。

  鄧李才説,“冷湖的發現,國際同行比我們更加興奮。在於冷湖所在的地理經度區域,尚屬世界大型光學望遠鏡的空白區,而天文觀測常常需要時域、空域的接力觀測。因此,這也是國際光學天文發展的寶貴資源。”而為了保護好這個寶貴資源,最大限度發揮好冷湖台址的科學效益,當地已將冷湖全域設為暗夜保護區,以避免光污染。與此同時,中國科學院也將與青海省政府聯合,儘快對台址資源進行保護,避免燈光、粉塵、震動等的影響。

  主角名片

  鄧李才,出生於1964年,四川安嶽縣人,著名現代天文學專家、理學博士、研究員、博士生導師。長期從事恆星物理研究,包括根據星團觀測性質和演化理論對簡單恆星星族的修正,並擴展到利用星族合成方法對複雜恆星系統(星團、星系)的恆星成分方面的研究。在國際知名學術期刊上發表學術論文七十餘篇,包括有影響的“銀河系疏散星團的測光與變星研究”“雙星系統在緻密星團演化和動力學中的重要意義”“銀河系疏散星團研究”等。

(責編: 陳衞國)

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