我国新一代地基红外天文望远镜：开启宇宙探索新征程

左图为中山大学80CM望远镜拍摄的近红外波段图像，圆圈中为超新星SN2024xal，右图为两微米全天巡天项目拍摄的近红外波段历史图像。图片来源：中山大学物理与天文学院

作者黄湘红段跃初

在天文学的浩瀚领域中，我国新一代地基红外天文望远镜——中山大学 80 厘米望远镜于青海冷湖天文观测研究基地投入观测并发布首批观测图像，这一成果具有里程碑式的意义，为我们深入探索宇宙奥秘提供了全新的视角与强大的工具。

一、研究背景与基础信息

该望远镜坐落于青海冷湖天文观测研究基地，由中山大学负责运行管理。在现代天文学研究里，多波段观测对于全面理解天体的性质和演化至关重要。红外波段观测更是研究早期宇宙以及一些特殊天体现象的关键窗口。此前我国上一代红外望远镜受技术所限，采用光电倍增管探测器而不能直接成像，在观测效率和研究深度上存在明显不足。中山大学 80 厘米望远镜则使用国产探测器在红外 K 波段实现科学级成像观测，成功弥补了这一短板，大大提升了我国地基红外天文观测的能力与水平。

二、研究成果详情

此次望远镜的首批观测目标锁定为超新星 SN2024xal。通过对其持续监测，科学家们敏锐地观测到其光度明显下降。超新星作为宇宙中极为剧烈的天体爆发事件，对其光度变化的精确测量有助于我们深入了解超新星的爆发机制、能量释放过程以及后续演化路径。从图像资料来看，左图为中山大学 80 厘米望远镜拍摄的近红外波段图像，清晰地将超新星 SN2024xal 标注于圆圈之中，而右图为两微米全天巡天项目拍摄的近红外波段历史图像，两者对比可为研究超新星 SN2024xal 的长期变化提供丰富的资料基础。

不仅如此，该望远镜观测红外波段的特性使其能够在空间中的 X 射线、伽马射线卫星以及地面上的光学巡天望远镜发现暂现源后，迅速指向目标进行红外波段观测。这种多波段协同观测的模式能够整合不同波段所携带的天体信息，如同为天体绘制一幅全方位的“肖像画”，让我们可以从多个维度去剖析天体的物理特性、化学组成以及所处的宇宙环境。例如，当 X 射线卫星探测到某一神秘暂现源后，中山大学 80 厘米望远镜可立即跟进，探测其在红外波段的辐射特征，从而为判断该暂现源是中子星合并、黑洞吸积还是其他未知的天体现象提供关键依据。

三、成果的重要意义与价值

从宇宙学的宏观角度来看，由于宇宙膨胀，遥远天体的光谱会发生红移现象，其光谱向红色波段偏移。近红外观测在研究早期宇宙中类星体的形成和演化过程中扮演着举足轻重的角色。类星体作为宇宙早期极为明亮且能量巨大的天体，是探索宇宙早期结构形成、星系演化以及物质分布的理想“探针”。中山大学 80 厘米望远镜在红外波段的成像观测能力，能够帮助我们更清晰地捕捉到类星体的红外辐射特征，进而深入探究其周围物质的吸积过程、喷流现象以及与宿主星系之间的相互作用关系，为揭示早期宇宙的奥秘提供了一把珍贵的“钥匙”。

在超新星研究方面，光度下降曲线的精确测定有助于完善超新星爆发模型。超新星爆发不仅是宇宙中重元素合成的重要场所，其爆发产生的能量和物质抛射还会对周围星际介质产生强烈的冲击和影响，进而触发恒星形成等一系列天体物理过程。通过对超新星 SN2024xal 的详细观测，我们可以进一步验证和改进现有的超新星理论模型，提高我们对恒星演化末期以及宇宙中重元素循环过程的认识。

此外，该望远镜所采用的国产探测器在红外 K 波段实现科学级成像观测这一技术突破，标志着我国在红外天文观测仪器制造领域取得了显著进展。这不仅提升了我国在国际天文学界的地位，还为未来更大口径、更高精度的红外天文望远镜的研制奠定了坚实的技术基础，推动我国天文学研究逐步走向世界前沿。

四、专家观点与展望

天文学专家表示：“中山大学 80 厘米地基红外天文望远镜的成功观测是我国天文学领域的一大盛事。它的出现填补了我国在地基红外成像观测方面的空白，并且在多波段协同观测方面迈出了坚实的一步。这将极大地促进我国在超新星、类星体等前沿天文研究课题上与国际接轨，甚至有望在某些方面取得领先地位。”

另一位资深天文学家也指出：“这台望远镜所获取的观测数据将为整个天文学界提供宝贵的资源。随着观测数据的不断积累和深入分析，我们有理由期待在未来几年内会有一系列关于宇宙早期演化、天体爆发机制等方面的重大科学发现。同时，这也将激励更多的年轻学子投身于天文学研究，为我国天文学的持续发展注入新的活力。”

展望未来，随着技术的不断进步和观测经验的日益积累，中山大学 80 厘米望远镜有望在更多的天文研究领域发挥重要作用，例如对系外行星大气成分的探测、对星系团中暗物质分布的间接研究等。它将与我国其他天文观测设备以及国际上的先进望远镜一起，共同编织起一张更为细密、更为全面的宇宙观测网，帮助人类不断拓展对宇宙的认知边界，揭开宇宙深处更多神秘的面纱。