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出品：科普中國

作者：穿越星空團隊

監(jiān)制：中國科普博覽

說到觀測宇宙，少不了天文望遠鏡的幫助。說到天文望遠鏡，不得不提的是這個“觀天神器”——LAMOST。最近，LAMOST又因首次打破光譜數(shù)兩千萬，活躍于大家的視野里。

那么LAMOST，這個天文望遠鏡屆的“實力派”到底是什么？它又是怎么發(fā)揮宇宙“星探”的作用的？

視場大 口徑也要大

郭守敬望遠鏡（LAMOST，大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡）是一架新類型的大視場兼?zhèn)浯罂趶酵h鏡。

作為國家重大科學工程，LAMOST于2001年9月開工，2008年10月落成，2009年4月通過了中國科學院組織的工藝鑒定和建安、財務、設備、檔案四個專業(yè)組的驗收，并于2009年6月4日圓滿通過了國家發(fā)展和改革委員會主持的國家驗收。

LAMOST的建成，突破了天文望遠鏡大視場與大口徑難以兼得難題，成為目前國際上口徑最大的大視場望遠鏡，是我國光學望遠鏡研制的又一里程碑，顯著提高了我國在大視場多目標光纖光譜觀測設備領域的自主創(chuàng)新能力。

千萬光譜再翻倍 十年居世界之最

在過去十年間，LAMOST開啟并引領了國際大規(guī)模光譜巡天之路，成為國際上大型光學望遠鏡的經(jīng)典之作。

2009年，驗收專家們在項目驗收時曾指出LAMOST是中國科技領域自主創(chuàng)新的典范，它將使人類觀測天體光譜的數(shù)目提高一個數(shù)量級至千萬量級，使中國在該領域處于國際領先地位。

2019年，LAMOST成為全球首個發(fā)布光譜總數(shù)超千萬的巡天項目。

四年時間，LAMOST獲取的光譜數(shù)量再翻一倍。2023年3月30日，中科院國家天文臺對國內(nèi)天文學家和國際合作者發(fā)布了LAMOST DR10（v1.0版本）數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包含光譜總數(shù)2229萬余條，是目前國際上其它巡天望遠鏡發(fā)布光譜數(shù)之和的2.9倍。LAMOST成為世界上首個發(fā)布光譜數(shù)突破兩千萬的巡天項目。

解讀宇宙再升級 搶占科學制高點

LAMOST助力全球天文學家在銀河系結構與形成演化、恒星物理的探究、特殊天體和致密天體的搜尋等方面均取得了一批刷新紀錄、提高量級的重大突破性成果。

（一）繪制銀河的時空“畫像”

自古以來，這條橫亙天際的銀河，引起了人們無盡的想象和勇往直前的探索。LAMOST兩千萬量級的光譜數(shù)據(jù)構筑了“數(shù)字銀河系”的根基，這對于繪制銀河系的時空“畫像”具有不可替代的科學意義。從“身高體重”到“樣貌身材”再到“成長歷史”，LAMOST助力天文學家多維度刻畫銀河系全貌。

2021年，天文學家利用LAMOST和Gaia數(shù)據(jù)，揭示了銀河系中反銀心方向上的子結構（恒星聚集的團塊）起源于銀河系外盤，而并非銀河系吸積的矮星系遺跡。該結論結束了天文界長期以來關于反銀心子結構起源的爭議。

2022年3月24日，《自然》封面文章發(fā)布了一項中外天文學家的研究成果。研究人員利用LAMOST和歐空局蓋亞衛(wèi)星（Gaia）的巡天觀測數(shù)據(jù)，獲取了銀河系迄今最為精確的25萬恒星的年齡信息，從時間軸上清晰還原了銀河系幼年和青少年時期的成長史。

銀河早期形成和演化示意圖：138億年前宇宙大爆炸，130億年前銀河系厚盤開始形成，110億年前銀暈形成，80億前至今銀河薄盤形成

（圖片來源：喻京川）

2022年，科研人員依托LAMOST數(shù)據(jù)精確測量出銀河系質(zhì)量約為5500億倍太陽質(zhì)量，相比國際其它團隊測量的平均值（約1萬億倍太陽質(zhì)量）縮小了近一半，精度提高了近一倍。這意味著銀河系的“身材”可能比傳統(tǒng)認知的還要 “苗條”一半。

LAMOST 以一個個嶄新的科學發(fā)現(xiàn)，重新繪制了銀河系的時空“畫像”。

LAMOST與銀河

（圖片來源：國家天文臺）

（二）破解恒星世界的謎團

恒星是研究天體物理最重要的探針，追溯恒星生命歷程中的故事一直是天文學家研究的前沿熱點問題。近年來，LAMOST在恒星物理的領域同樣大放異彩。

2023年初，研究人員在《自然》上發(fā)表了一項利用LAMOST數(shù)據(jù)的重要成果：首次觀測到天體物理學中一個非常重要的基礎理論——“恒星初始質(zhì)量函數(shù)”，隨著銀河系演化歷史和環(huán)境發(fā)生了顯著變化。

（三）推動“黑洞獵手計劃”新發(fā)現(xiàn)

2022年，國際學術期刊《自然﹒天文》發(fā)表了LAMOST黑洞獵手計劃的一項重要發(fā)現(xiàn)?；贚AMOST時域巡天數(shù)據(jù)，研究團隊在距離地球約1037光年處發(fā)現(xiàn)了一顆寧靜態(tài)中子星。這是繼2019年證認了一顆寧靜態(tài)恒星級黑洞之后，LAMOST黑洞獵手計劃在致密天體搜尋領域取得的又一項重要成果。

LAMOST發(fā)現(xiàn)寧靜態(tài)中子星示意圖

（圖片來源：喻京川）

LAMOST大規(guī)模巡天的優(yōu)勢使得天文學家可以利用視向速度監(jiān)測方法來發(fā)現(xiàn)寧靜態(tài)的黑洞、中子星等致密天體，打破了依賴X射線搜尋致密天體的觀測限制。

（四）搜尋星海里的罕見“明星”

搜尋稀有天體是非常有價值的工作，但因為稀有而異常困難。若沒有大樣本的數(shù)據(jù)“海洋”，幾乎不可能實現(xiàn)“大海撈針”般的搜尋工作。近年來，LAMOST星海弄潮，珍貝滿目。一批批特殊天體不斷亮相，成為解讀宇宙奧秘的珍貴 “密碼”。

2022年，發(fā)揮LAMOST巡天優(yōu)勢，天文學家一次性發(fā)現(xiàn)了九顆罕見的超富鋰矮星，其中一顆超富鋰矮星的鋰元素含量達到太陽的31倍，刷新了此類恒星的鋰元素含量紀錄。

2022年，我國研究團隊在LAMOST光譜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了734顆極冷矮星，這是目前最大的、具有均一光譜數(shù)據(jù)的極冷矮星樣本。

（五）捕獲遙遠宇宙的信息

類星體是宇宙中最明亮的持續(xù)發(fā)光的天體，是研究遙遠宇宙的重要探針。截止目前， LAMOST證認的類星體總數(shù)達到56,176個，其中24,127個是LAMOST首次發(fā)現(xiàn)的。

2022年，天文學家在LAMOST海量光譜中發(fā)現(xiàn)了1547個致密星系，其中1417個為最新發(fā)現(xiàn)的，包括大量綠豌豆星系、藍莓星系及紫葡萄星系。

這些星系中距離地球最遠的達到90億光年左右。這是迄今一次性發(fā)現(xiàn)致密星系數(shù)量最多的研究工作。在這之前，最大的具有光譜信息的致密星系樣本僅約800個成員。這些致密星系為了解早期宇宙星系的形成與演化提供了新的視角。

從左到右依次是綠豌豆星系、藍莓星系和紫葡萄星系

（圖片來源：國家天文臺）

十年巡天 遍覽星河——LAMOST未來展望

日升月恒，昭昭之宇。第二期光譜巡天任務將于2023年6月結束，第三期光譜巡天計劃于2023年9月開啟。

新征程，新目標，奮楫再出發(fā)。LAMOST將繼續(xù)守望星空，記錄和見證我國第一個天文重大科技基礎設施的發(fā)展歷程。

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