中新網(wǎng)北京3月14日電 (記者 孫自法)記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，基于該臺建設(shè)運行的大科學(xué)裝置郭守敬望遠(yuǎn)鏡(大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，英文縮寫LAMOST)海量巡天數(shù)據(jù)，天文學(xué)家最新構(gòu)建世界上第一個億星級消光數(shù)據(jù)庫，發(fā)布首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光特性圖，并首次實現(xiàn)銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪。

　　這項重要天文學(xué)研究成果，由德國馬克斯·普朗克研究所的中國博士研究生張翔宇與其導(dǎo)師格雷戈里·格林(Gregory Green)博士合作完成，相關(guān)論文北京時間3月14日凌晨在國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以封面文章形式在線發(fā)表。

　　他們利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡獲取銀河系多種恒星的精確參數(shù)結(jié)合歐洲空間局蓋亞(Gaia)衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，構(gòu)建訓(xùn)練模型，研究獲得本項重要成果。其中，新觀測的消光分布特征挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的星際塵埃演化理論，這或許暗示著星際有機(jī)物的某種“生長”機(jī)制。

　　傳統(tǒng)研究長期面臨兩難困境

　　張翔宇介紹說，星際介質(zhì)是存在于恒星之間空間中的物質(zhì)和能量的統(tǒng)稱，是銀河系中物質(zhì)循環(huán)的重要一環(huán)，也是太陽等恒星的“誕生地”。星際介質(zhì)中大部分比氫和氦更重的元素都以固體小顆?！獕m埃的形式存在。星際塵埃會吸收和散射星光，使得遠(yuǎn)處的星顯得更暗、更紅，這種現(xiàn)象被稱為“消光效應(yīng)”，大部分的天文觀測都需要進(jìn)行消光矯正。

　　不過，傳統(tǒng)的星際塵埃研究長期面臨兩難困境：高精度光譜巡天數(shù)據(jù)，往往不能覆蓋全天，難以將塵埃納入銀河系演化的框架來考慮；而依靠測光的全天觀測，又很難捕捉消光曲線的變化。這就給宇宙學(xué)、系外行星等研究埋下系統(tǒng)性誤差的隱患。

　　得益于郭守敬望遠(yuǎn)鏡獨特優(yōu)勢

　　在本項研究中，張翔宇將被譽(yù)為“光譜之王”的郭守敬望遠(yuǎn)鏡的精確恒星參數(shù)，與蓋亞衛(wèi)星低分辨率光譜巡天聯(lián)系起來，最終實現(xiàn)對1.3億顆恒星消光曲線和恒星參數(shù)的同時反推，構(gòu)建出首幅覆蓋全天的、深度可達(dá)16308光年左右的銀河系三維塵埃消光曲線特性分布圖。

　　這一里程碑式成果得益于郭守敬望遠(yuǎn)鏡的獨特優(yōu)勢：一是大視場多目標(biāo)光譜獲取能力，使研究者獲得了大量銀盤內(nèi)的處于中、高消光區(qū)恒星的準(zhǔn)確參數(shù)；二是觀測數(shù)據(jù)廣泛覆蓋多種恒星類型，使得依托郭守敬望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型，可以被應(yīng)用于超過1億顆擁有低分辨率光譜的恒星，極大拓展了塵埃圖的廣度和深度。

　　恒星視線數(shù)提高了兩個數(shù)量級

　　張翔宇指出，這項突破性成果將迄今已測量的銀河系恒星視線數(shù)提高了兩個數(shù)量級，其創(chuàng)建的三維星際塵埃立體圖覆蓋了巨大空間尺度，使得將星際塵埃理化性質(zhì)納入銀河系演化的大框架成為可能，揭示星際塵埃性質(zhì)與恒星形成、銀河系結(jié)構(gòu)的緊密關(guān)聯(lián)。

　　本次研究發(fā)現(xiàn)，銀河系中的恒星形成區(qū)的消光曲線更加平坦，揭示出該區(qū)域塵埃顆粒的生長、聚合而形成更大星際塵埃的過程，而銀河系中心方向的消光曲線卻更加陡峭，顯示該區(qū)域可能存在的特殊物理、化學(xué)環(huán)境致使星際塵埃顆粒普遍較小，為天體化學(xué)、星系演化等研究提供了重要目標(biāo)。

　　提供全新的角度與無限的可能

　　傳統(tǒng)理論認(rèn)為，越靠近星際塵埃云中心的區(qū)域，塵埃密度越高，塵埃顆粒會由于吸積和聚合等機(jī)制“長大”，導(dǎo)致塵埃的消光效應(yīng)逐漸與波長無關(guān)，消光曲線也會越來越平坦。

　　然而，本次新觀測到的星際塵埃分布現(xiàn)象卻與上述傳統(tǒng)結(jié)論截然相反：在不少塵埃云附近，隨著塵埃密度從較低上升到中等，消光曲線反而更“陡峭”。這挑戰(zhàn)了基于傳統(tǒng)理論的認(rèn)識，或許暗示一種星際有機(jī)物(稠環(huán)芳香烴)的某種“生長”機(jī)制。

　　張翔宇表示，星際塵埃是地球等行星的“建筑材料”，也是銀河化學(xué)演化的重要參與者和催化劑。此次新發(fā)布的銀河系三維塵埃消光特性圖打開了一面全新的研究星際塵埃與銀河系的窗口，既為天文觀測提供重要參考，也給天體化學(xué)、恒星形成和銀河碳循環(huán)、生命起源等問題的研究，提供了全新的角度與無限的可能。(完)