記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，北京時間3月14日，國際科學(xué)期刊《科學(xué)》以封面文章的形式發(fā)表了德國馬克斯·普朗克研究所的中國博士生張翔宇與其導(dǎo)師Gregory Green博士合作完成的一項重大成果。基于國家天文臺建設(shè)運行的大科學(xué)裝置LAMOST獲取的銀河系恒星的精確參數(shù)和恒星類型多樣性，研究人員依托LAMOST數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型，結(jié)合Gaia衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了世界上第一個億星級消光數(shù)據(jù)庫，發(fā)布了首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光特性圖，首次實現(xiàn)了銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪，為天文觀測提供了重要參考。新觀測的消光分布特征挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的塵埃演化理論，這或許暗示著星際有機(jī)物的某種“生長”機(jī)制。
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粒——塵埃的形式存在。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。
消光對不同波長的光是不同的：藍(lán)光的消光一般高于紅光。消光隨光的波長變化的特征（消光曲線）既是精確天文觀測的必需，也是研究塵埃的理化性質(zhì)（尺寸、成分）和星際介質(zhì)環(huán)境（溫度、磁場）的關(guān)鍵觀測量。然而傳統(tǒng)的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。這導(dǎo)致天文學(xué)家在開展相關(guān)研究時不得不假設(shè)：全銀河系的塵埃消光曲線都相同。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。
這項發(fā)表在《科學(xué)》的工作突破了這一困境。張翔宇將“光譜之王”LAMOST測定的精確恒星參數(shù)，與Gaia衛(wèi)星低分辨率光譜巡天聯(lián)系起來，最終實現(xiàn)了對1.3億顆恒星消光曲線和恒星參數(shù)的同時反推，構(gòu)建出了首幅覆蓋全天的、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LAMOST的獨特優(yōu)勢：LAMOST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)，LAMOST觀測數(shù)據(jù)廣泛覆蓋了多種恒星類型，使得依托LAMOST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，極大地拓展了塵埃圖的廣度和深度。
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，建成了迄今世界上第一個億星級的消光數(shù)據(jù)庫；第一次實現(xiàn)了銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪。
該成果創(chuàng)建的三維塵埃立體圖覆蓋了巨大空間尺度，使得將塵埃理化性質(zhì)納入銀河系演化的大框架成為可能，揭示了塵埃性質(zhì)與恒星形成、銀河系結(jié)構(gòu)的緊密關(guān)聯(lián)。如圖二所示，研究者發(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)。
傳統(tǒng)理論認(rèn)為，越靠近塵埃云中心的區(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。研究人員新觀測到的塵埃分布現(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”了。這挑戰(zhàn)了基于傳統(tǒng)理論的認(rèn)識。研究人員認(rèn)為，這或許暗示了一種星際有機(jī)物（稠環(huán)芳香烴，PAH）的某種“生長”機(jī)制。
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。新發(fā)布的三維塵埃消光特性圖打開了一面全新的研究塵埃與銀河系的窗口，既為天文觀測提供了重要參考，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。
記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，北京時間3月14日，國際科學(xué)期刊《科學(xué)》以封面文章的形式發(fā)表了德國馬克斯·普朗克研究所的中國博士生張翔宇與其導(dǎo)師Gregory Green博士合作完成的一項重大成果。基于國家天文臺建設(shè)運行的大科學(xué)裝置LAMOST獲取的銀河系恒星的精確參數(shù)和恒星類型多樣性，研究人員依托LAMOST數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型，結(jié)合Gaia衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)，構(gòu)建了世界上第一個億星級消光數(shù)據(jù)庫，發(fā)布了首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光特性圖，首次實現(xiàn)了銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪，為天文觀測提供了重要參考。新觀測的消光分布特征挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的塵埃演化理論，這或許暗示著星際有機(jī)物的某種“生長”機(jī)制。
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粒——塵埃的形式存在。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。
消光對不同波長的光是不同的：藍(lán)光的消光一般高于紅光。消光隨光的波長變化的特征（消光曲線）既是精確天文觀測的必需，也是研究塵埃的理化性質(zhì)（尺寸、成分）和星際介質(zhì)環(huán)境（溫度、磁場）的關(guān)鍵觀測量。然而傳統(tǒng)的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。這導(dǎo)致天文學(xué)家在開展相關(guān)研究時不得不假設(shè)：全銀河系的塵埃消光曲線都相同。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。
這項發(fā)表在《科學(xué)》的工作突破了這一困境。張翔宇將“光譜之王”LAMOST測定的精確恒星參數(shù)，與Gaia衛(wèi)星低分辨率光譜巡天聯(lián)系起來，最終實現(xiàn)了對1.3億顆恒星消光曲線和恒星參數(shù)的同時反推，構(gòu)建出了首幅覆蓋全天的、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LAMOST的獨特優(yōu)勢：LAMOST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)，LAMOST觀測數(shù)據(jù)廣泛覆蓋了多種恒星類型，使得依托LAMOST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，極大地拓展了塵埃圖的廣度和深度。
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，建成了迄今世界上第一個億星級的消光數(shù)據(jù)庫；第一次實現(xiàn)了銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪。
該成果創(chuàng)建的三維塵埃立體圖覆蓋了巨大空間尺度，使得將塵埃理化性質(zhì)納入銀河系演化的大框架成為可能，揭示了塵埃性質(zhì)與恒星形成、銀河系結(jié)構(gòu)的緊密關(guān)聯(lián)。如圖二所示，研究者發(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)。
傳統(tǒng)理論認(rèn)為，越靠近塵埃云中心的區(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。研究人員新觀測到的塵埃分布現(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”了。這挑戰(zhàn)了基于傳統(tǒng)理論的認(rèn)識。研究人員認(rèn)為，這或許暗示了一種星際有機(jī)物（稠環(huán)芳香烴，PAH）的某種“生長”機(jī)制。
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。新發(fā)布的三維塵埃消光特性圖打開了一面全新的研究塵埃與銀河系的窗口，既為天文觀測提供了重要參考，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。
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