中國科學(xué)院紫金山天文臺和美國哈佛-史密松天體物理中心等科學(xué)家聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，位于南極洲的冰穹A（Dome A）具有在地球上測量太赫茲輻射的最佳條件，而太赫茲輻射是探索“冷暗”宇宙的主要方法。這一成果在線發(fā)表于12月13日出版的學(xué)術(shù)期刊《自然-天文學(xué)》創(chuàng)刊號。

項(xiàng)目的主要完成人、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員史生才介紹，中國科學(xué)家正在努力，希望未來五年能夠在Dome A建立一臺直徑為5米的太赫茲天文望遠(yuǎn)鏡和一臺直徑為2.5米的紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

 

探索“冷暗”宇宙的利器

 

早期對宇宙的認(rèn)識是“熱”的，但近來的研究表明，更多的秘密隱藏在“冷暗”宇宙，如宇宙中的冷塵埃和氣體中。美國哈佛-史密松天體物理中心張其洲博士說：“比如它們攜帶著恒星和星系形成最初階段的信息。”

測量宇宙特高頻（人們常用手機(jī)頻率的1000倍以上）輻射，也就是太赫茲輻射，是研究“冷暗”宇宙的主要方法。但因?yàn)榈厍蚴艿酱髿?，特別是其中水蒸氣的包裹，太赫茲輻射無法穿透重重保護(hù)，科學(xué)家很難在地球上開展太赫茲輻射的觀測。張其洲說：“對天文觀測而言，這是一個比較難以在地面開展觀測的波段。之前歐洲太空局與美國國家航空航天局曾經(jīng)聯(lián)合發(fā)射直徑為3.8米的Herschel太空太赫茲望遠(yuǎn)鏡，但目前已經(jīng)停止工作了?！睆埰渲藿榻B，這臺太赫茲望遠(yuǎn)鏡曾立下赫赫戰(zhàn)功，“比如發(fā)現(xiàn)彗星上冰的成分與地球上海洋水的成分非常相似，這或許能夠解釋地球水的來源”。

 

Dome A或?qū)⒊蔀樘掌澨煳挠^測的“圣地”

 

史生才說，與太空望遠(yuǎn)鏡相比，地面太赫茲望遠(yuǎn)鏡可以做得更大、更靈活，也更便宜。“經(jīng)過幾年的努力，我們終于發(fā)現(xiàn)Dome A提供了一個絕無僅有的、在地球上開展太赫茲天文學(xué)觀測的機(jī)會。”

2010年1月到2011年8月，史生才團(tuán)隊(duì)在Dome A連續(xù)進(jìn)行了19個月的大氣觀測。史生才說：“我們并不是常駐在南極，而是采用遠(yuǎn)程控制的方法，用傅立葉變換光譜儀進(jìn)行自動觀測。這種光譜儀對太赫茲輻射尤其敏感。”

經(jīng)過對海量數(shù)據(jù)的分析，研究團(tuán)隊(duì)找出了適合太赫茲觀測的窗口時(shí)間。“我們發(fā)現(xiàn)Dome A地區(qū)的天空保持極端干燥狀態(tài)的時(shí)間比其他太赫茲天文學(xué)觀測點(diǎn)長，使之成為全年觀測太赫茲頻段輻射的最佳地點(diǎn)?！笔飞耪f，“我們都知道，智利、美國的夏威夷都是地球上進(jìn)行天文觀測的‘圣地’，Dome A很可能成為太赫茲天文觀測的‘圣地’?！?/p>

同時(shí)，這一研究也在影響全球氣候變化的大氣輻射特性方面取得了新進(jìn)展?！拔覀?nèi)〉玫某晒恢褂诖耍覀冊谀蠘O極端低溫下對水蒸氣吸收譜進(jìn)行了測量，這些數(shù)據(jù)為大氣熱輻射模型提供了新的約束條件，對于建立更精確的大氣輻射模型、進(jìn)而研究全球氣候變化有非常重要的意義?！?/p>

史生才表示，接下來將繼續(xù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，“我們相信將有更多新發(fā)現(xiàn)”。（記者 齊芳）

 

去南極探索“冷暗”宇宙

圖文簡介

太赫茲輻射是探索“冷暗”宇宙的主要方法