国产望远镜带你看“全新”银河系

潇湘晨报 2018-08-09 12:00:19

郭守敬望远镜完成一期光谱巡天观测,银河半径从5万光年增加到10万光年

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夜幕下的郭守敬望远镜(LAMOST)。资料图片

  千年之前,宋代词人秦观夜观星空,看到夜空中明亮的牛郎织女星,为银河相隔。触景生情,写下了后世广为流传的“纤云弄巧,飞星传恨,银汉迢迢暗度”。银河到底有多大?中国科研团队利用郭守敬望远镜发现,银河比我们此前想象的大得多。

  这台望远镜能够对4000个天体同时进行观测,是目前天体光谱观测效率最高的望远镜之一。它除了给银河系画像,还在寻找第二个地球、发现宇宙“化石”等方面建功赫赫。

  中国科学院国家天文台7日宣布,由其管理和运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)已完成一期光谱巡天观测。郭守敬望远镜发布的光谱数是世界上其他巡天项目发布光谱数总和的1.8倍,利用LAMOST数据,天文学家共发表SCI论文345篇,在搜寻奇异天体、给银河系重新画像等研究领域取得了一批重大成果。

  给银河系重新画像

  国家天文台研究员、郭守敬望远镜运行和发展中心主任赵刚介绍,郭守敬望远镜是我国科学家自主创新研制的一架主动反射施密特天文望远镜,突破了天文望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈,是目前世界上口径最大的大视场望远镜。大样本统计与寻找奇异天体,是郭守敬望远镜的两大“定位”。

  据介绍,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。但光谱是很难拍的,一般的望远镜一次只能拍一颗星星。LAMOST每次观测可获得多达4000个天体光谱。

  “以前我们认为银河系的半径只有5万光年,实际情况我们观测,还有跟国际上合作,先后把盘的半径从5万光年增加到6.2万光年,最近新的研究结果表明甚至到了10万光年。对现有的银河系大小有了新的认识。”赵刚说。

  寻找“第二个地球”

  宇宙中,我们有没有同类?地外是否存在生命?这一直是人类想要解开的谜题。对此,LAMOST也作出了贡献——它首次测量了近700颗太阳系外行星的轨道偏心率和倾角,发现约八成的行星轨道都如同太阳系的近圆形轨道。赵刚说:“这表明太阳系在宇宙中并不是一个特例而是具有一定代表性的,在某种程度上增强了人类寻找另一个地球和地外生命的信心。”

  利用LAMOST数据的大样本优势,科学家精确估算了上百万颗恒星的年龄,使具有精确年龄的恒星样本增加了一千倍,为银河系演化研究提供了基础数据。此外,在LAMOST光谱中还发现了大量贫金属星,构建了目前世界上最大的、适合现有大望远镜跟踪观测的宇宙化石样本。

  8月7日,国际科学期刊《自然·天文》在线发布,LAMOST发现一颗奇特天体,它的锂元素含量约是同类天体的3000倍,这是目前人类已知锂元素丰度最高的恒星。这颗恒星的锂元素很可能来自恒星内部的一种特殊的物质交换过程。这一发现改变了人类对天体中锂元素的认知,将国际上锂含量观测极限提高一倍。

  “4000台望远镜”造就最强天眼

  LAMOST,是“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”的英文缩写。它占据三栋6—10层高的筒状塔楼。星光经过两面镜子的先后反射,在接收端被光纤传给16台光谱仪。光谱仪像三棱镜一样,把光线分离成光谱,由32台灵敏的CCD相机记录。每次观测可获得多达4000个天体光谱,中科院国家天文台台长严俊说,“相当于同时启动4000台望远镜”。

  最早的空间望远镜是哈勃望远镜,1990年由美国航天飞机送上太空,以2.8万公里的时速沿轨道运行。哈勃望远镜长13.3米,直径4.3米,清晰度是地基望远镜的10倍以上。作为天文史上最重要的仪器之一,哈勃望远镜已经在探测黑洞、暗物质和恒星演变等方面发挥重大作用。然而,在效率方面,LAMOST更胜一筹,是目前天体光谱观测效率最高的望远镜之一。

  LAMOST复杂的设计和制造,全部由中国科学家完成。著名的望远镜专家、主动光学发明人Wilson评价说:“LAMOST是主动光学最先进和雄心勃勃的应用,其成功对未来望远镜发展具有根本性的意义。”

  郭守敬望远镜一期光谱巡天从2012年9月开始,于2017年6月结束。二期光谱巡天即将从2018年9月开始,持续至2023年6月。

  综合新华社、央视、人民日报报道

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