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出品：科普中國

作者：穿越星空團(tuán)隊(duì)

監(jiān)制：中國科普博覽

說到觀測宇宙，少不了天文望遠(yuǎn)鏡的幫助。說到天文望遠(yuǎn)鏡，不得不提的是這個(gè)“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(gè)天文望遠(yuǎn)鏡屆的“實(shí)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(yuǎn)鏡（LAMOST，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡）是一架新類型的大視場兼?zhèn)浯罂趶酵h(yuǎn)鏡。

作為國家重大科學(xué)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(xué)院組織的工藝鑒定和建安、財(cái)務(wù)、設(shè)備、檔案四個(gè)專業(yè)組的驗(yàn)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(yàn)收。

LAMOST的建成，突破了天文望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡，是我國光學(xué)望遠(yuǎn)鏡研制的又一里程碑，顯著提高了我國在大視場多目標(biāo)光纖光譜觀測設(shè)備領(lǐng)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(lǐng)了國際大規(guī)模光譜巡天之路，成為國際上大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的經(jīng)典之作。

2009年，驗(yàn)收專家們在項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)曾指出LAMOST是中國科技領(lǐng)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(gè)數(shù)量級至千萬量級，使中國在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。

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

四年時(shí)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(xué)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(yuǎn)鏡發(fā)布光譜數(shù)之和的2.9倍。LAMOST成為世界上首個(gè)發(fā)布光譜數(shù)突破兩千萬的巡天項(xiàng)目。

解讀宇宙再升級 搶占科學(xué)制高點(diǎn)

LAMOST助力全球天文學(xué)家在銀河系結(jié)構(gòu)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(jì)錄、提高量級的重大突破性成果。

（一）繪制銀河的時(shí)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(gòu)筑了“數(shù)字銀河系”的根基，這對于繪制銀河系的時(shí)空“畫像”具有不可替代的科學(xué)意義。從“身高體重”到“樣貌身材”再到“成長歷史”，LAMOST助力天文學(xué)家多維度刻畫銀河系全貌。

2021年，天文學(xué)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(jié)構(gòu)（恒星聚集的團(tuán)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(jié)論結(jié)束了天文界長期以來關(guān)于反銀心子結(jié)構(gòu)起源的爭議。

2022年3月24日，《自然》封面文章發(fā)布了一項(xiàng)中外天文學(xué)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(shí)間軸上清晰還原了銀河系幼年和青少年時(shí)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(tuán)隊(duì)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(rèn)知的還要 “苗條”一半。

LAMOST 以一個(gè)個(gè)嶄新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，重新繪制了銀河系的時(shí)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(tuán)

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(xué)家研究的前沿?zé)狳c(diǎn)問題。近年來，LAMOST在恒星物理的領(lǐng)域同樣大放異彩。

2023年初，研究人員在《自然》上發(fā)表了一項(xiàng)利用LAMOST數(shù)據(jù)的重要成果：首次觀測到天體物理學(xué)中一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)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(dòng)“黑洞獵手計(jì)劃”新發(fā)現(xiàn)

2022年，國際學(xué)術(shù)期刊《自然﹒天文》發(fā)表了LAMOST黑洞獵手計(jì)劃的一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)?；贚AMOST時(shí)域巡天數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)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(rèn)了一顆寧靜態(tài)恒星級黑洞之后，LAMOST黑洞獵手計(jì)劃在致密天體搜尋領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)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(xué)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(jià)值的工作，但因?yàn)橄∮卸惓＠щy。若沒有大樣本的數(shù)據(jù)“海洋”，幾乎不可能實(shí)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(xué)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(dá)到太陽的31倍，刷新了此類恒星的鋰元素含量紀(jì)錄。

2022年，我國研究團(tuán)隊(duì)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(yuǎn)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(yuǎn)宇宙的重要探針。截止目前， LAMOST證認(rèn)的類星體總數(shù)達(dá)到56,176個(gè)，其中24,127個(gè)是LAMOST首次發(fā)現(xiàn)的。

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

這些星系中距離地球最遠(yuǎn)的達(dá)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(gè)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(lán)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(wù)將于2023年6月結(jié)束，第三期光譜巡天計(jì)劃于2023年9月開啟。

新征程，新目標(biāo)，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(gè)天文重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展歷程。

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