你听说过太赫兹吗?你能想象到比手机信号的频率高出1000倍是什么概念吗?这么高的频率波段究竟有什么用呢?
太赫兹及远红外频段位于毫米波与光波之间,频率约从0.3至15THz,是手机频率的1000倍以上,是天文学有待全面研究的“新”电磁谱段。这一谱段集中了宇宙近一半的光子能量,是正在形成阶段的冷暗天体的辐射、早期遥远天体发光被星际尘埃吸收后的辐射功率谱的峰值所在谱段,也是大量的星际分子转动谱线与原子精细结构谱线集中的谱段。
然而,地球大气中的水蒸气会强烈吸收太赫兹及远红外电磁辐射,导致地球上绝大部分区域在这一电磁谱段均不透明,因此地球上大部分地区都无法实现该频段的常规天文观测。为建设更大口径太赫兹望远镜,实现更高空间分辨率及更长周期观测,天文学家一直渴望在地球上找寻一处适合太赫兹和远红外观测的“高冷”之地。
南极冰穹A是南极内陆冰盖距海岸线最遥远、海拔最高的一个冰穹,且气温极低,被称为“不可接近之极”。2005年,中国科考队实现人类历史上第一次问鼎冰穹A,2009年在那里建成了我国第一个南极内陆科考站——昆仑站。冰穹A具有“准空间”的天文观测条件,被国际天文界广泛预测为建设地面天文望远镜的最佳台址。
实现太赫兹远红外天文观测对台址的要求非常苛刻,其中一个非常关键的气象指标叫大气可降水量。全球PWV的平均值大约是25mm,而南极冰穹A冬季典型的PWV为约100微米,仅为ALMA台址Chajnantor冬季典型值的五分之一。中国南极天文台建成后,将开辟地球上独一无二的太赫兹波段天文观测窗口。