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给天体做“普查”,“郭守敬”有何新发现

图片 1图为超级耀斑效果图。
中科院国家天文台提供

银河系外的宇宙是什么样的?它们有哪些特点?据赵刚介绍,LAMOST在遥远宇宙的研究中也有建树。

图片 2图为高速星效果图。
中科院国家天文台提供

此外,科学家们还利用LAMOST数据发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星,它们与热木星有几个相同的标志特征,为揭开热木星和其他短周期行星起源提供了关键的线索和崭新的研究方向。

业内专家表示,在银河系大规模光谱巡天方面,LAMOST首次实现天区覆盖、巡天体积、采样密度及统计完备性等重大突破,既填补了中国大型天文基础数据的空白,也为开展银河系特别是银盘的系统研究提供了极好的、具有传承价值的样本。同时,LAMOST的建成和运行还培养出一批掌握世界最新数字巡天观测技术的优秀青年人才,并为发展中国新一代天文光学红外观测设施积累了宝贵经验。

2、了解恒星的“分析仪”

——在LAMOST光谱中搜寻奇异天体方面,一是已发现万余颗金属含量低于太阳百分之一乃至万分之一的贫金属星,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,并发现一批极其稀有的、锂元素丰度超过正常值上百倍的小质量贫金属星;二是“大海捞针”般发现5颗超高速星,目前世界上已证实确认的超高速星仅有20余颗;三是利用“光谱工厂”优势,发现大量不同种类的白矮星,LAMOST也因此被誉为“白矮星猎手”。

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“工欲善其事,必先利其器”,LAMOST无疑就是一款巡天利器。中科院院士、中科院国家天文台LAMOST运行和发展中心总工程师崔向群指出,LAMOST是中国天文学家自主创新研制的一架主动反射施密特天文望远镜,它突破了天文望远镜大口径与大视场难以兼得的瓶颈,是世界上口径最大的大视场望远镜,也是目前世界上光谱获取率最高的望远镜。

发现大量“老年恒星”——白矮星。白矮星是绝大多数恒星最终演化的归宿,它是一种大小如地球,质量却如太阳一般的奇特天体。利用LAMOST“光谱工厂”的优势,科学家们发现了大量不同种类的白矮星,为研究恒星演化提供了更多证据。

——在恒星物理方面,一是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;二是测量近6000颗类太阳恒星的磁活动指数,发现太阳具有与超级耀斑恒星相当的磁活动水平,证实太阳有爆发超级耀斑的可能;三是首次测量了近700颗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,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;四是利用LAMOST数据发现了一类新的太阳系外行星族群——热海星。

“LAMOST同时具备大视场和大口径的优势,就像是在给天体做‘人口普查’。”中国科学院院士、LAMOST运行和发展中心总工程师崔向群说:“它所取得的观测结果填补了中国大型天文基础数据的空白,为科学家们了解宇宙打开了一扇新窗口。”应用LAMOST的海量数据,结合其他手段的精细观测,科学家们已经取得了一系列成果。

图片 4图为白矮星效果图。
中科院国家天文台提供

4、研究遥远宇宙的“探针”

中科院国家天文台LAMOST运行和发展中心主任赵刚研究员介绍说,自2012年9月开展一期巡天以来,利用LAMOST数据共发表SCI论文345篇,引用3000余次,一大批高显示度的亮点成果备受瞩目:

国家天文台副研究员李海宁说:“越是奇异的天体,越可能留存其形成演化过程中的重要信息,记录下宇宙中稀有的奇特事件。寻找奇异天体,有助于我们了解宇宙演化的进程和规律。在这方面,LAMOST不仅为我们提供了海量数据,而且它初筛的结果也为全世界其他天文学家利用地面现有的大口径望远镜进行更加精细的跟踪研究提供了宝贵资源。”

中新社北京8月7日电
给银河系“重新画像”、精确估算上百万颗恒星的年龄、发现热海星和5颗超高速星、发现逾1.2万颗类星体……中国国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(英文简称LAMOST)一期光谱巡天已经圆满完成,并取得了一系列重要科研成果。

8月7日,中国科学院国家天文台宣布,由其管理和运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜已圆满完成一期光谱巡天观测。一期巡天从2012年9月至2017年6月,共发布光谱901万条,其中高质量光谱777万条,确定534万组恒星光谱参数。LAMOST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。一期巡天数据集已于2017年12月31日对国内天文学家和国际合作者发布。

——捕获来自遥远宇宙的信息方面,一是在LAMOST光谱中已发现了1.2万余颗类星体,还估算出其中心黑洞质量。类星体是银河系外发光巨大的遥远天体,其能源来自于其中心超大质量黑洞所吸积周围物质释放的巨大引力能,是研究遥远宇宙的重要探针;二是LAMOST在一期巡天中获得了近万个补充星系的光谱测量,新确认了近万个密近星系对,这些对研究星系的并合过程具有重要科学价值。

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。”

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据中国科学院国家天文台研究员、LAMOST运行与发展中心主任赵刚介绍,LAMOST覆盖了北半球的大面积天区,再加上海量数据的优势,让人类对银河系的认识又前进了一步。

——利用LAMOST数据的大样本优势,给银河系“重新画像”方面,一是银河系银盘半径大小被两次刷新,从2017年发现增大25%,到2018年增大到一倍;二是改写银河系晕的结构特征,确立为内扁外圆的新结构;三是在运动学和化学空间发现银河系并合形成的新证据,在运动学空间发现7个源自银河系并合过程的新星流,在化学空间发现33颗丰度不同于普通恒星的“低α丰度恒星”;四是利用LAMOST数据对太阳附近的暗物质密度进行重新估算,这对寻找暗物质粒子、理解暗物质在银河系中分布具有重要意义;五是利用LAMOST数据计算出迄今为止最为精确的外盘旋转曲线并构建了银河系的质量模型,估算出银河系的质量和太阳邻域暗物质密度。

再如,科学家们在运动学和化学空间发现了银河系并合形成的新证据。在运动学空间发现7个源自银河系并合过程的新星流,占国际同类发现总数的一半;在化学空间发现了33颗丰度不同于普通恒星的“低α丰度恒星”,是国际其他同类发现总数的两倍。而银河系的旋转曲线是研究银河系质量分布最为有力和直接的手段。利用LAMOST数据计算出迄今为止最为精确的外盘旋转曲线并构建了银河系的质量模型,估算出银河系的质量和太阳邻域暗物质密度。“太阳附近暗物质所占比例非常低,这给我们直接探测暗物质带来了巨大困难。”赵刚说,“利用LAMOST数据对太阳附近的暗物质密度进行了重新估算,对寻找暗物质粒子、理解暗物质在银河系中的分布具有重要意义。”