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【中国科学报】LAMOST:带你领略浩瀚星海

发表日期:2015-03-30来源:放大 缩小
    河北省兴隆县是一个宁静的小地方,然而掩藏在燕山腹地的一座巨大的超现代建筑,却给这里带来了一份别样的味道。

  3月19日,中国科学院国家天文台在兴隆观测站对全世界发布了郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,英文简称LAMOST)的首批巡天光谱数据,再次让这个小县城成为全球天文学界瞩目的焦点。

  “这里是一座富矿” 

  此次依照国际惯例对全球发布的首批巡天数据包括了LAMOST于2011年9月启动的先导巡天和2012年9月启动的正式巡天第一年的光谱数据。数据集包含有220万条光谱,其中信噪比大于10的恒星光谱172万条,超过目前世界上所有已知恒星巡天项目的光谱总数。在发布数据中,还包括一个108万颗恒星光谱参数星表,也是目前世界上最大的恒星光谱参数星表。

  而庞大的数据量仅是LAMOST强大威力的一部分。中科院国家天文台研究员、LAMOST运行和发展中心常务副主任赵永恒说:“第一批数据集于2013年8月对国内天文学家和国际合作者发布后,天文学家已经利用这些数据取得了一些较有影响力的科研成果。”

  比如,国家天文台和北京大学等合作,在仙女星系和三角星系区域内新发现了近2000颗类星体,是目前我国天文学家利用自主设备在该天区发现的世界上数目最多的类星体样本。

  “仙女星系离银河系很近,又跟银河系差不多大小,作为银河系的‘伙伴’,了解它的化学组成、运动学信息非常重要。”赵永恒告诉《中国科学报》记者,“而类星体是人类能看到的最遥远的天体,可以作为其他天体的参照物。”

  除此之外,科学家利用这批数据发现了300多颗白矮星,作为恒星演化晚期的代表性产物,白矮星可用来独立确定星团年龄,其光度函数可确定恒星形成率和银河系的演化历史。天文学家还新发现了50颗贫金属恒星,为研究银河系形成和化学演化及早期宇宙中的恒星形成提供了观测限制。

  美国合作者利用LAMOST数据发现了一颗超高速星,是国际上已发现的20颗超高速星中距离地球最近的。超高速星能帮助天文学家了解黑洞附近的情况,还能了解银河系暗物质晕的性质和暗物质的分布。

  “银河系的形成是国际上最热门的天文学问题之一,而要回答这个问题,第一步就是对银河系进行普查。”中国科学技术大学教授褚耀泉说,“这里就像一个‘富矿’,随着数据量越来越大,诸如超高速星这样的‘怪东西’就冒出来了。LAMOST会给全球科学家提供一个完备的样本,供他们去研究、发现。”

  “4000只眼睛”看宇宙 

  LAMOST如此“给力”,与它设计和技术上的先进密切相关。LAMOST创造性地应用主动光学技术,突破了望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈,是世界上口径最大的光谱巡天望远镜,也是世界上新型的、可以实现10米以上更大口径的大视场望远镜的最好方案。

  “天上的星星很多,想要观测它们,最简单的方法就是拍照。可想要知道天体的化学成分、温度、密度、年龄等信息,就需要进行光谱测量。”褚耀泉说,“但光谱是很难拍的,一般的望远镜一次只能拍一颗星星。”

  从上世纪90 年代初起,中科院院士王绶琯、苏定强等人就开始设计这样一台拥有数千只“眼睛”的望远镜,他们在国际上率先开展了在一次观测中同时获取数千个天体光谱的前瞻性的研究课题,提出了LAMOST 的设计构想。中国科学家克服重重困难,开辟了几千根光纤定位的新路,使LAMOST 每次观测可获得多达4000 个天体的光谱,一举成为世界上光谱获取率最高的望远镜。

  因此也难怪,每当提到这台望远镜时,中科院院士崔向群总带着一股自豪。“LAMOST 在全世界是独一无二的,我们做到了国外专家认为不可能的事情。”

  中国天文的希望之星 

  LAMOST 对中国天文学的贡献,中科院国家天文台台长严俊有着深刻的体会。“在过去的欧洲,天文学被认为是贵族的玩意儿。由于经费的限制,我国在天文观测方面也一直比较落后。现在我们正在局部赶上,某些地方甚至超越了传统天文强国,LAMOST 就是一个突破口。”

  严俊认为,此次对全世界公开发布的第一批数据,表明中国大型巡天望远镜所获得的大规模海量数据将被更多的国际天文学家所使用,充分显示了我国重大科技基础设施的自主创新能力。

  这样的工作还在继续。2014 年12 月,包括LAMOST 先导巡天和两年正式巡天的光谱数据———第二批数据集对国内天文学家和国际合作者发布。其中包含有413 万条天体光谱,其中恒星光谱有327 万,还包括一个220 万颗恒星的光谱参数星表,目前共有31 家国内外科研院所和大学正在利用LAMOST 数据开展研究工作。

  LAMOST 第一期光谱巡天计划在5 年时间里获得超过500 万条高质量的光谱,海量的光谱数据将成为“数字银河系”的重要基石,对于研究银河系的结构、运动、形成和演化具有十分重要的科学意义。“我们相信,会有越来越多的重要成果从这里产出。”严俊对此充满信心。  

  (原载于《中国科学报》 2015-03-23 第1版 要闻)
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