近期，中国科学院紫金山天文台牵头，联合中国科学院理化技术研究所等国内多家研究单位，报道了南极冰穹A国际首次亚毫米波天文科学观测的研究结果。科研团队通过亚毫米波一氧化碳分子谱线（CO J = 4–3）和碳原子谱线（[CI] ³P₁→³P₀）的观测，首次系统描绘了两个典型大质量恒星形成区 RCW 79和RCW 120中碳元素三种主要相态的空间分布特征。研究发现高消光区域内的C⁰/CO丰度比显著高于一般区域的典型值。该发现为理解大质量恒星反馈过程重塑其周围星际介质的物理与化学结构提供了关键的观测证据。研究成果以First Submillimeter Lights from Dome A: Tracing the Carbon Cycle in the Feedback of Massive Stars为题发表在国际学术期刊《科学进展》（Science Advances）。

碳在其三种主要相态——电离态（C⁺）、原子态（C⁰）和分子态（CO）之间的循环是影响星际介质化学组成与物理性质的核心过程，亚毫米波谱线观测是解密这一星际碳循环过程的关键。然而，因受地球大气对亚毫米波信号强烈吸收影响，全球仅有少数极端干燥、低温的区域具备相应的亚毫米波观测条件。海拔高度4000米的南极冰穹A被公认为最具潜力的亚毫米波天文观测台址，但却由于极寒、极难抵达、基础设施极度欠缺等原因，对于人员和设备提出了极端要求，国际上一直未能实现真正意义上的亚毫米波科学“首光”。中国科学院紫金山天文台牵头，联合中国科学院理化技术研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、上海师范大学、中国极地研究中心等多家单位，在中国第41次南极考察中，利用自主研制的60厘米南极太赫兹探路者望远镜（ATE-60）在南极冰穹A实现了首次亚毫米波天文科学观测。本次观测不仅验证了我国全自主研制的亚毫米波观测设备在极端环境中执行科学任务的能力，标志着我国南极亚毫米波天文观测迈出关键一步，也展现了南极冰穹A不可替代的亚毫米波天文观测优势，对理解星际介质的碳循环过程具有重要科学意义，为未来南极亚毫米波天文望远镜的建设奠定了技术与科学基础。

亚毫米波观测的超导探测器需要工作在6K以下（-267℃）的深低温环境。理化所低温科学与技术全国重点实验室脉冲管制冷及空间低温系统技术研究中心基于空间制冷技术的深厚积累，为本次科学考察研制了适用于南极环境的4K温区高频脉冲管制冷机。该制冷机按照空间级要求设计，并考虑了南极科考的特殊要求。整个科学考察期间，制冷机工作稳定，有力地保障了望远镜的观测任务。此次科学观测是我国4K温区高频脉冲管制冷机首次成功应用于南极。高频脉冲管制冷机具有体积重量和功耗小、工作寿命长、环境适应性强且免维护等优点，已在南极累计实现三次成功应用，验证了其在南极应用的可靠性，为我国未来南极内陆以及青藏高原太赫兹天文观测提供了重要技术保障。

60厘米南极太赫兹探路者望远镜（ATE-60）在南极冰穹A开展观测

（图片来源：中国科学院紫金山天文台）

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea9433

中国科学院紫金山天文台相关报道：http://pmo.cas.cn/xwdt2019/kyjz2019/202601/t20260108_8097421.html