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解读宇宙！这一“实力派”天文望远镜再创世界记录！

来源：科普中国

出品：科普中国


(资料图片仅供参考)

作者：穿越星空团队

监制：中国科普博览

说到观测宇宙，少不了天文望远镜的帮助。说到天文望远镜，不得不提的是这个“观天神器”——LAMOST。最近，LAMOST又因首次打破光谱数两千万，活跃于大家的视野里。

那么LAMOST，这个天文望远镜届的“实力派”到底是什么？它又是怎么发挥宇宙“星探”的作用的？

视场大 口径也要大

郭守敬望远镜（LAMOST，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）是一架新类型的大视场兼备大口径望远镜。

作为国家重大科学工程，LAMOST于2001年9月开工，2008年10月落成，2009年4月通过了中国科学院组织的工艺鉴定和建安、财务、设备、档案四个专业组的验收，并于2009年6月4日圆满通过了国家发展和改革委员会主持的国家验收。

LAMOST的建成，突破了天文望远镜大视场与大口径难以兼得难题，成为目前国际上口径最大的大视场望远镜，是我国光学望远镜研制的又一里程碑，显著提高了我国在大视场多目标光纤光谱观测设备领域的自主创新能力。

千万光谱再翻倍 十年居世界之最

在过去十年间，LAMOST开启并引领了国际大规模光谱巡天之路，成为国际上大型光学望远镜的经典之作。

2009年，验收专家们在项目验收时曾指出LAMOST是中国科技领域自主创新的典范，它将使人类观测天体光谱的数目提高一个数量级至千万量级，使中国在该领域处于国际领先地位。

2019年，LAMOST成为全球首个发布光谱总数超千万的巡天项目。

四年时间，LAMOST获取的光谱数量再翻一倍。2023年3月30日，中科院国家天文台对国内天文学家和国际合作者发布了LAMOST DR10（v1.0版本）数据集。该数据集包含光谱总数2229万余条，是目前国际上其它巡天望远镜发布光谱数之和的2.9倍。LAMOST成为世界上首个发布光谱数突破两千万的巡天项目。

解读宇宙再升级 抢占科学制高点

LAMOST助力全球天文学家在银河系结构与形成演化、恒星物理的探究、特殊天体和致密天体的搜寻等方面均取得了一批刷新纪录、提高量级的重大突破性成果。

（一）绘制银河的时空“画像”

自古以来，这条横亘天际的银河，引起了人们无尽的想象和勇往直前的探索。LAMOST两千万量级的光谱数据构筑了“数字银河系”的根基，这对于绘制银河系的时空“画像”具有不可替代的科学意义。从“身高体重”到“样貌身材”再到“成长历史”，LAMOST助力天文学家多维度刻画银河系全貌。

2021年，天文学家利用LAMOST和Gaia数据，揭示了银河系中反银心方向上的子结构（恒星聚集的团块）起源于银河系外盘，而并非银河系吸积的矮星系遗迹。该结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。

2022年3月24日，《自然》封面文章发布了一项中外天文学家的研究成果。研究人员利用LAMOST和欧空局盖亚卫星（Gaia）的巡天观测数据，获取了银河系迄今最为精确的25万恒星的年龄信息，从时间轴上清晰还原了银河系幼年和青少年时期的成长史。

银河早期形成和演化示意图：138亿年前宇宙大爆炸，130亿年前银河系厚盘开始形成，110亿年前银晕形成，80亿前至今银河薄盘形成

（图片来源：喻京川）

2022年，科研人员依托LAMOST数据精确测量出银河系质量约为5500亿倍太阳质量，相比国际其它团队测量的平均值（约1万亿倍太阳质量）缩小了近一半，精度提高了近一倍。这意味着银河系的“身材”可能比传统认知的还要 “苗条”一半。

LAMOST 以一个个崭新的科学发现，重新绘制了银河系的时空“画像”。

LAMOST与银河

（图片来源：国家天文台）

（二）破解恒星世界的谜团

恒星是研究天体物理最重要的探针，追溯恒星生命历程中的故事一直是天文学家研究的前沿热点问题。近年来，LAMOST在恒星物理的领域同样大放异彩。

2023年初，研究人员在《自然》上发表了一项利用LAMOST数据的重要成果：首次观测到天体物理学中一个非常重要的基础理论——“恒星初始质量函数”，随着银河系演化历史和环境发生了显著变化。

（三）推动“黑洞猎手计划”新发现

2022年，国际学术期刊《自然﹒天文》发表了LAMOST黑洞猎手计划的一项重要发现。基于LAMOST时域巡天数据，研究团队在距离地球约1037光年处发现了一颗宁静态中子星。这是继2019年证认了一颗宁静态恒星级黑洞之后，LAMOST黑洞猎手计划在致密天体搜寻领域取得的又一项重要成果。

LAMOST发现宁静态中子星示意图

（图片来源：喻京川）

LAMOST大规模巡天的优势使得天文学家可以利用视向速度监测方法来发现宁静态的黑洞、中子星等致密天体，打破了依赖X射线搜寻致密天体的观测限制。

（四）搜寻星海里的罕见“明星”

搜寻稀有天体是非常有价值的工作，但因为稀有而异常困难。若没有大样本的数据“海洋”，几乎不可能实现“大海捞针”般的搜寻工作。近年来，LAMOST星海弄潮，珍贝满目。一批批特殊天体不断亮相，成为解读宇宙奥秘的珍贵 “密码”。

2022年，发挥LAMOST巡天优势，天文学家一次性发现了九颗罕见的超富锂矮星，其中一颗超富锂矮星的锂元素含量达到太阳的31倍，刷新了此类恒星的锂元素含量纪录。

2022年，我国研究团队在LAMOST光谱数据中发现了734颗极冷矮星，这是目前最大的、具有均一光谱数据的极冷矮星样本。

（五）捕获遥远宇宙的信息

类星体是宇宙中最明亮的持续发光的天体，是研究遥远宇宙的重要探针。截止目前， LAMOST证认的类星体总数达到56,176个，其中24,127个是LAMOST首次发现的。

2022年，天文学家在LAMOST海量光谱中发现了1547个致密星系，其中1417个为最新发现的，包括大量绿豌豆星系、蓝莓星系及紫葡萄星系。

这些星系中距离地球最远的达到90亿光年左右。这是迄今一次性发现致密星系数量最多的研究工作。在这之前，最大的具有光谱信息的致密星系样本仅约800个成员。这些致密星系为了解早期宇宙星系的形成与演化提供了新的视角。

从左到右依次是绿豌豆星系、蓝莓星系和紫葡萄星系

（图片来源：国家天文台）

十年巡天 遍览星河——LAMOST未来展望

日升月恒，昭昭之宇。第二期光谱巡天任务将于2023年6月结束，第三期光谱巡天计划于2023年9月开启。

新征程，新目标，奋楫再出发。LAMOST将继续守望星空，记录和见证我国第一个天文重大科技基础设施的发展历程。

编辑：郭雅欣

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