LAMOST立功 首幅银河系全天三维尘埃消光规律图发布 | 科技前线

Yannick

日前，基于中国科学院国家天文台运行的重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）所获取的多类型恒星的精确参数，和Gaia卫星数据，科学家构建了世界上首个亿颗恒星级消光数据库，发布了首幅覆盖全天的银河系三维尘埃消光规律图，首次实现银河系三维尘埃分布与消光曲线的同步测绘，为天文观测提供了重要基础。

▲3月14日《科学》杂志封面

01

开放共享见成效

在这项成果中，LAMOST发挥了大规模光谱巡天的优势。

LAMOST是我国自主研制的首个天文类重大科技基础设施，已构建了目前国际上天区覆盖最完备、巡天体积和采样密度最大、统计一致性最好、样本数量最多的天文数据集。多达两千万的光谱数据已向国际开放共享，发布光谱数据量连续十余年居世界第一。

LAMOST光谱数据库已逐步完成了与国际天文界主要数据库的互联互通，实现了国际化的开放共享，不仅拓宽了LAMOST数据的使用范围，且更大程度发挥了LAMOST大样本优势。

目前，LAMOST已助力天文学家，在研究银河系结构和演化、恒星物理、特殊天体搜寻等方面取得了一批刷新纪录、提高量级的突破：包括揭示银河系早期形成和演化历史；发现超大质量黑洞和处于质量间隙的小黑洞；揭示中等质量黑洞存在的证据；发现第一代恒星的化学遗迹；揭示恒星初始质量函数变化规律等，推动诸多前沿领域的研究取得国际领先优势。

02

拓展银河尘埃图

广度和深度

在此次研究中，LAMOST帮助科研人员突破了星际尘埃消光改正的困境。

星际尘埃是银河系的重要组成部分，其对星光的吸收和散射，会改变观测天体的光度和颜色，这种现象被称为消光效应。不同波长的光，消光效应不同。消光随光的波长变化特征就是消光曲线。

进行消光改正，是开展各项研究的关键。依托传统观测手段，天文学家只能使用局部或二维的尘埃消光分布规律，或者假设消光曲线相同。这就给宇宙学、系外行星等研究埋下了系统性误差的隐患。



▲星际尘埃示意图。OPENVERSE绘制，国家天文台提供

LAMOST大视场多目标光谱获取能力，使科研人员获得了大量银盘内处于中、高消光区恒星的准确参数。

LAMOST观测数据广泛覆盖多种恒星类型，使得依托LAMOST数据训练的模型，可被应用于超过1亿颗拥有低分辨率光谱的恒星，极大地拓展了尘埃图的广度和深度。

科研人员将LAMOST测定的精确恒星参数，与Gaia卫星低分辨率光谱数据结合，最终实现了对1.3亿颗恒星消光曲线和恒星参数的同时反推。构建出了首幅覆盖全天、深度可达16308光年的银河系三维尘埃消光规律分布图。将迄今已测量的银河系恒星视线数提高了两个数量级，建成了首个亿颗恒星级的消光数据库。

03

挑战尘埃演化

传统认识

新绘制的首幅银河系三维尘埃消光规律图，实现了银河系三维尘埃分布与消光曲线的同步测绘。银河系不同区域尘埃的消光曲线在这张图上一查便知，这将为诸多天文观测项目提供重要参考。



▲银河系三维尘埃分布规律图的俯视图

传统理论认为，越靠近尘埃云中心的区域，尘埃密度越高。尘埃颗粒会通过吸积和聚合等机制“长大”，导致尘埃的消光效应逐渐与波长无关，消光曲线也会越来越“平坦”。

新观测结果却揭示了与传统理论截然相反的现象：在不少尘埃云附近，消光曲线反而更“陡峭”了。这可能与一种星际有机物（稠环芳香烃，PAH）的演化机制有关。这一新的消光分布特征，挑战了传统的尘埃演化理论。

相关论文信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9787

来源：中国科学院国家天文台责任编辑：王颖