《新闻联播》今晚报道

日前

青海冷湖天文观测基地

上海交通大学JUST光谱望远镜

基建项目开工建设

这是我国首台大型通用型光谱望远镜

建成后将填补我国在时域天文的

大型光谱观测设施的空白

该望远镜配备三大高性能观测终端

未来有望在探索星系演化、

超新星爆发等宇宙奥秘方面

取得一系列研究成果

      4月27日，上海交通大学JUST光谱望远镜（Jiao-tong University Spectroscopic Telescope，简称JUST）基建项目建设启动会在冷湖天文观测基地B平台举行。该项目建成后，标志着国产大型通用型光谱望远镜实现零的突破，中国天文观测再添利器。

      建成后，JUST望远镜将在一段时间内成为国内最好的通用型光谱望远镜，以其超强的巡天能力和高精度观测技术，开展大样本星系团高完备率的光谱巡天等特色观测计划，助力科学家们在超新星爆发、引力波源证认、系外行星探测等前沿领域取得一系列具有重大影响力的突破性研究成果，为我国天文学研究跻身国际前沿提供基础性支撑，为人类探索宇宙奥秘增添新的中国智慧与力量。

      未来，JUST望远镜除了是科研人员探索宇宙奥秘的“实验室”，还将是开展社会公众科普教育的“星空直播间”。通过实时传输观测数据、开发沉浸式科普课程，上海市民有望在上海交通大学李政道研究所远程观测大厅，以及上海科技馆内“触摸”到冷湖星空。

从荒漠到“星空之窗”

集中技术攻关落户冷湖

      JUST望远镜项目台址位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山，这是全球天文学家的“朝圣之地”。冷湖的自然条件得天独厚，这里气候干燥，水汽值低，大气稳定度极佳，此外，冷湖地区人口稀少，几乎没有光污染，是具有最优视宁度的一流观测台址，为天文观测提供了绝佳的环境。

      为提升国内天文学科基础研究水平，提高国内天文探测能力，上海交大于2022年决定建设4.4米口径的JUST光谱望远镜。经深入实地考察，并在青海省及其有关部门的大力支持下，最终确定冷湖天文观测基地赛什腾山顶4320米海拔的B平台作为JUST望远镜的安置地点。

冷湖塞什腾山台址

      冷湖观测条件优异，但想要从无到有建设出一台国内自主研发的4米级以上的通用型光谱望远镜，仍需克服重重困难——这里是柴达木盆地西北的四大无人区核心区域，大气稀薄，干燥无雨。

      自2022年底启动望远镜设计和技术方案论证以来，JUST项目团队克服了极端气候、高原反应以及复杂地形带来的诸多不便，完成了望远镜的实地考察、台址确认与观测。

      刘成则是上海交通大学JUST团队的研究员，他在团队中主要负责基建和圆顶建设，曾负责过上海交通大学校园内光启天文台的建设。从光启到JUST，不仅仅是望远镜口径增加了一个量级（从40厘米到4.4米），施工环境、工程规模、技术复杂性等因素更使得建设难度呈指数增加。面对这一挑战，刘成则积极投入到JUST望远镜建设的前期工作中。他多次赴冷湖观测基地实地考察，最初几次考察时，基地的基础设施尚未完善，需要克服大风、低温、缺氧等重重困难，这样的观测往往需要持续一整夜。正是这些前期考察和监测数据，为JUST望远镜的台址确认工作打下了坚实的基础。

JUST团队赴赛什滕山现场考察A平台、B平台和B+平台的观测条件

      计划于2026年建设完成JUST先导望远镜（JUST-P），2027年JUST望远镜建成并获得首光，经调试后正式投入科学观测。第二期（2028年-2032年）将通过后续5年的升级，进一步提升光谱巡天观测效率，为宇宙大尺度结构与星系演化、系外行星探测研究提供具有长期科学价值的基础数据。

      此外，JUST望远镜项目的基建还采用了全新的SMC-弧形钢结构模块化产品体系，现场节水、节电量预计达70%，减少建筑垃圾预计85%，在提高建设效率的基础上，节约能源资源，促进生态环保。

从跟跑到领跑

中国天文装备自主化新突破

      望远镜是开展天文观测、支撑天文研究的核心设备。长期以来，上海交大天文学科在宇宙大尺度结构、星系形成与演化等领域取得了一系列具有重大国际影响力的研究成果。然而受限于国内大型先进观测设备匮乏，国内天文界过去长期依赖国外望远镜从事天文研究，通过国际合作或支付观测费用获取有限的观测资源，渴望拥有功能强大的自主天文观测设备。

JUST光谱望远镜总体设计图

      JUST光谱望远镜口径4.4米，主镜由18块正六边形薄子镜拼接而成。采用轻量化设计，配备三大高性能观测终端，其中多目标光纤光谱仪用于研究黑暗宇宙，积分视场光谱仪用于追踪动态宇宙，高分辨光谱仪用于探测系外行星，具备口径大、集光能力强、响应快速等优势。

      JUST将聚焦以下三个方面的科学问题：

一、充分发挥光纤数密度高的优势，大力开展星系团密集场巡天观测，极大促进星系团宇宙学的研究；

二、利用望远镜响应快的特点，对超新星等暂现源进行后随观测，填补暂现源光谱观测资源的严重空缺；

三、使用超高分辨率光谱仪，对多个亮星进行监测，探测系外行星，寻找第二个太阳系。

      JUST望远镜的落成，将成为中国天文学发展的又一里程碑，有望成为探索宇宙的世界级 “星辰之眼”。与国际同类设备相比，JUST望远镜配置的多光纤光谱仪将具备最高光纤数密度，尤其适合开展天体密集场区域（如星系团等）的光谱巡天观测（正在进行的DESI星系光谱巡天在星系团区域的星系观测覆盖率仅有10-20%），有望推动星系团宇宙学的发展。

      JUST还具备动态宇宙的后随光谱观测能力，与国内已建成的多个光学成像观测望远镜，如墨子巡天望远镜（WFST）和即将升空的中国空间站工程巡天望远镜（CSST）等形成优势互补。

      WFST、CSST等望远镜均以大视场图像巡天为主，预期会发现数目众多的具有重要科学价值的暂现源等候选目标天体，JUST光谱望远镜将为证认和进一步研究这些候选目标天体的物理本质提供巨大帮助，满足后随光谱证认需求。

从黄浦江畔到赛什腾山

开启跨区域科普共建新篇章

      近年来，作为上海交通大学基础研究的重要前沿阵地，李政道研究所在所长张杰院士的带领下，聚焦“极端宇宙条件下物质的起源与演化”这一根本性科学问题，围绕大科学研究范式，全力推进大科学装置群建设，在上海张江建设了三个研究平台，并在全国范围内启动三个前进观测基地的布局。位于青海冷湖的JUST光谱望远镜项目便是三大前进观测基地之一，该项目是上海交大基础研究系统性规划布局的重要战略举措。

      作为上海市在冷湖天文观测基地布局的首台望远镜，JUST光谱望远镜项目标志着上海高校在基础研究领域迈出重要一步。该项目还造就了一场黄浦江畔与赛什腾山两地的“梦幻联动”——2024年，李政道研究所与上海天文馆（上海科技馆分馆）签署战略合作协议，并在共建望远镜项目、共享天文观测数据以及科研成果的科普化展示等方面的深度合作达成初步共识。上海交大研究团队还与中国科学技术大学、青海大学等单位进行深度合作，实现优势互补，共同提升JUST望远镜的科学产出竞争力和影响力。

      近日，上海交通大学物理与天文学院张沂忱课题组及其合作者利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）在银河系核心区域中发现了一种全新的细长丝状结构，这类细丝结构是银河系中心区域物质循环的重要一环，被形象地称为“太空龙卷风”。这一成果以“ALMA observations of massive clouds in the central molecular zone: slim filaments tracing parsec-scale shocks”为题发表在《Astronomy & Astrophysics》上。美国国家射电天文台和ALMA天文台以“天文学家发现银河系中心附近的‘太空龙卷风’”（Astronomers Discover “Space Tornados” Around the Milky Way’s Core）为题发表了在线新闻，详见：https://public.nrao.edu/news/astronomers-discover-space-tornadoes-around-the-milky-ways-core/。

      银河系的中央分子带（Central Molecular Zone, 简称CMZ）通常指银河系中心周围200至300秒差距的范围，是一个充满神秘与未知的区域。该区域围绕着银心的超大质量黑洞，拥有着高达 2×107太阳质量的致密分子气体和数个超新星遗迹，伴随着剧烈湍流、强烈磁场和频繁高能爆发现象。这些极端环境塑造了CMZ独特的物质循环过程，并驱动了CMZ中新生代恒星的诞生。

图1：银河系中央分子带20 km/s分子云中的一组细丝结构。红色和绿色分别代表由SiO和CH3OH所示踪的细丝结构，其分布明显不同于尘埃连续谱（蓝色所示）所示踪的稠密气体。

      上海交通大学张沂忱团队的杨楷博士后基于ALMA对CMZ中两块分子云的高分辨率（大约2000个天文单位）和高灵敏度观测，解析了银河系核心区域的分子气体分布，并在一氧化硅（SiO）和其他八种分子的发射线上意外发现了一种全新的细长丝状结构（见图一和图二）。这些丝状结构是银河系中心区域物质循环的重要一环，被形象地称为“太空龙卷风”。它们具有以下独特的动力学和物理特征：1.速度结构的一致性，但不同于任何已知的气体外流或喷流，表明其不同的形成机制；2. 与尘埃辐射不成协，意味着它们并非传统意义上为致密分子云核输送物质的结构（见图一）；3. 处于非静力平衡，表明它们是短暂的动力学结构，并非持久的分子气体流；4. 由激波作用形成：由于SiO分子主要在高温高密度的激波区域中形成，且在细丝内部探测到由碰撞激发的甲醇（CH3OH）脉泽。因此，研究团队推测，这些细丝是强烈激波作用下形成的瞬态结构。

图2：银河系中央分子带的两个分子云中探测到的多处细丝结构。紫色代表SiO的探测信号，红线代表认证出的细丝结构的骨架。

      本研究揭示了这些细丝结构可能是CMZ物质循环的重要一环：激波将SiO以及甲醇（CH3OH）、甲基氰（CH3CN）和氰基乙炔（HC3N）等有机分子从尘埃表面释放到气相形成了我们看到的细丝结构，这些细丝结构因为处在静力不平衡状态而逐渐消散并将这些气态分子扩散到广阔的银心区域， 最终分子会重新冻结回尘埃颗粒表面。这些细丝就像“太空龙卷风”，是短暂的剧烈气体流，能够高效地将物质重新分布到银河系中心的环境中。之前的研究暗示激波在CMZ区域广泛地存在，这项研究通过比之前观测提升100倍的分辨率精准地描绘了激波的作用面，为银河系中心的动力学和化学演化提供了新视角。

      未来，研究团队希望通过针对CMZ的更全面的巡天观测以及对SiO多条旋转跃迁线的观测，结合数值模拟，进一步对这些细丝的性质和起源进行精确研究，并确认这一现象是否普遍存在于银河系乃至其他星系的核心区域。

      上海交通大学天文系博士后杨楷为第一作者和共同通讯作者，天文系张沂忱长聘教轨副教授和中国科学院上海天文台吕行研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、科技部、中国科学院、上海市自然科学基金、上海市“超级博士后”激励计划、阳阳发展基金和上海交通大学的资助，在此深表感谢。

论文链接: