近日，基于南极红外双筒望远镜（Antarctic Infrared Binocular Telescope，AIRBT）的J、H波段近红外观测数据，中山大学和国家天文台合作团队发布了南极Dome A从极昼末期到极夜初期的连续近红外天光背景测量结果，首次系统地刻画了Dome A近红外天光背景的亮度水平和随时间的变化，揭示了极地环境下近红外天光背景与中低纬度台址的不同，为未来设计大型近红外望远镜和制定科学观测策略提供了关键的科学依据。
天光背景是衡量天文台址观测条件的基础参数之一，直接影响望远镜的探测极限和测光精度。在近红外波段，天光背景主要受高层大气中的羟基（OH）气辉的影响，明显亮于光学波段，并会随时间、季节、太阳活动和台址环境发生变化。因此，连续测量近红外天光背景对于评估台址质量和规划红外观测具有重要意义。此前，Dome A的近红外天光背景测量只有夜间的数天和白昼的观测数据，尚缺少从极昼到极夜的连续观测。本研究弥补了这一空缺，为认识南极内陆近红外天光背景的季节演化提供了新的观测基础。
南极红外双筒望远镜AIRBT（图1）是第一台安装于南极冰穹A（Dome A）昆仑站的红外望远镜，用于红外时域天文和红外天文台址测量。它由两个口径15厘米、焦比f/3的镜筒组成，分别搭载了国产的铟镓砷（InGaAs）相机和不同的滤光片，可实现视场为1.22°×0.97°的近红外双色同步观测。AIRBT于2023年1月由国家天文台商朝晖研究员和冯麓正高级工程师安装于南极Dome A的8米高天文望远镜塔架上，2024年初经国家天文台孙士杰高级工程师维护升级后，开始在J、H波段连续观测。中山大学马斌副教授于2025年初赴昆仑站带回AIRBT的全部数据，并对其进行了维护和1.4微米滤光片更换，利用此滤光片对超冷恒星的观测成果先前也已经发表。
图1：南极Dome A的8米高天文望远镜塔架。右侧是AIRBT，左侧是KL-DIMM。
2024年度观测从2月底极昼末期到5月初极夜期间，后因断电停止工作，共获得70余天的J、H波段观测数据（图2）。测量结果显示，Dome
A在夜间的J、H波段天光背景中值分别为15.3和13.4 mag
arcsec-2，白昼期间分别为5.2和2.9 mag
arcsec-2。
图2：AIRBT获得的J（左）、H（右）波段天光背景随时间和太阳高度的变化。
研究发现，在Dome A利用近红外天光背景定义的“夜间”时间更长。当太阳高度分别低于约-9.3°和-7.4°时，Dome A的J和H波段近红外天光背景进入相对稳定的夜间状态。在光学波段，Dome A以太阳高度低于-13°作为夜间判据，相比之下，Dome A在J和H波段的可观测夜间时长分别增加约25%和35%。而与其他中纬度台址近红外观测常用的太阳高度低于-12°的判据相比，Dome A的近红外夜间总时长已接近典型优秀台址的可观测时长。这一发现对极地近红外时域巡天和长时间连续监测具有重要价值。
研究还显示，Dome A近红外天光背景在极夜前后存在系统差异。在相同太阳高度下，极夜后的近红外天空比极夜前更暗，J和H波段分别暗约0.1和0.4 mag arcsec-2（图3）。此外，中低纬度台址在进入夜间后，近红外天光背景仍会经历持续变暗过程（约3-4小时）；相比之下，Dome
A进入夜间后的背景变化幅度较小、持续时间较短，表现出更好的稳定性，更有利于天文观测。
图3：Dome A极夜前后J（上）、H（下）波段天光背景变化。
研究团队进一步发现了太阳活动对近红外天光背景变化的影响。由于2024年接近太阳活动极大期，本次测量得到的近红外天光背景相对之前结果偏亮。进一步分析表明，在极夜期间，H波段夜间天光背景与太阳黑子数表现出较明显的相关趋势，而J波段的对应趋势较弱（图4）。这一结果说明，太阳活动可能是影响南极近红外天光背景变化的重要因素之一，但仍需更长时间、覆盖不同太阳活动周期的监测数据做进一步验证。
图4：J、H波段天光背景与太阳黑子数的关系。
未来，研究团队将继续开展Dome A近红外天光背景的长期监测，特别是获取完整极夜并跨越不同太阳活动周期的数据，以总结更加完整的南极近红外天空背景变化规律。除天光背景研究外，2024年AIRBT连续观测数据还将用于恒星光变分析，为南极近红外时域天文学研究进行探索。合作团队也将继续推进此领域的设备研发和科学研究。
该研究成果由中山大学和国台的研究人员共同合作完成，论文发表在Astronomy & Astrophysics，题为“J- and H-band sky brightness measurements from polar day to polar
night at Dome A, Antarctica” （https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/09/aa60525-26/aa60525-26.html）。论文第一作者为中山大学博士生李晋基。
AIRBT的运行基于中澳合作的能源和通讯设施PLATO-A的支撑。特别感谢中国第39次、40次和41次南极科学考察队对项目的支持和帮助。
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