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郭守敬望远镜构建并共享高质量天文数据集

穿透星际尘埃,看见更清晰的“银河”(探一线)

李 双

2025年04月12日08:10    来源:人民网-人民日报

  图为星际尘埃示意图。
  资料图片

  近日,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)的多类型恒星的精确参数和Gaia卫星数据,中外天文学家构建了世界上第一个亿颗恒星级消光数据库,绘制并发布了首幅覆盖全天的银河系三维尘埃消光规律图,为之后的天文观测和科学研究提供了坚实基础和全新视角。该成果以封面文章形式发表在《科学》期刊上。

  构建出银河系三维尘埃消光规律图

  星际尘埃对星光的吸收和散射会改变观测天体的光度和颜色,也就是“消光效应”,准确的“消光改正”是开展各项研究的关键。

  该成果中,研究人员利用LAMOST数据训练出了光谱生成式模型,将该模型应用于Gaia超过1亿颗拥有低分辨率光谱的恒星数据,从而构建出了首幅覆盖全天的、深度可达1.6万光年的银河系三维尘埃消光规律图。

  正是LAMOST大视场多目标光谱获取能力,才使研究者获得了大量银盘内的处于中、高消光区恒星的准确参数;正是LAMOST数据中恒星类型的多样性和分布广泛性,使得依托LAMOST数据训练的模型可以被应用于1亿余颗的恒星。该成果将迄今已测量的银河系恒星视线数提高了两个数量级,解锁了银河系尘埃消光认知的新维度。

  发布数量连续10余年居世界第一

  LAMOST是我国自主研制的世界上口径最大的大视场望远镜,推开了大规模光谱巡天的大门。2012年投入正式运行以来,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。

  每年3月,新一批的LAMOST观测数据都会向国内天文学家发布,一年半的保护期过后免费向全世界公开发布。目前,LAMOST已发布了12次光谱数据,发布数量连续10余年居世界第一。多达2500万条的光谱成为天文学家开展研究的宝贵资源。近年来,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,实现了更大程度的开放共享,进一步发挥了LAMOST大样本优势。

  “光谱数据超市”全球共享

  LAMOST光谱数据的诞生经历了复杂而精细的过程,包括观测目标选取、夜间观测、数据采集、数据处理与分析、数据质量控制和数据发布等环节。

  首先,天文学家根据科研需要列出观测星表,给出需要观测的目标和优先级,经筛选和光纤分配后,工作人员制定每日的观测计划。

  夜幕降临,天气晴朗,望远镜便开启星空之旅,一次观测能同时对准4000个天体,捕捉星光,这些星光通过光纤传输到望远镜的16个光谱仪中,光谱仪把收集到的光按不同颜色分开,形成一条条光谱。这些光谱信息被探测器记录下来,就成了原始观测数据。

  原始的数据随后被传到北京数据中心,工作人员再将这些数据深入处理,主要包括去除噪声等“杂质”,校正一些仪器本身带来的误差,从而获得纯净的光谱。随后将处理后的数据进行分类,测量参数并检查数据质量,确保数据产品准确可靠。

  最后数据被整理到一个专门数据库里,通过数据发布网站发布出去。这个网站就像天文学家的“光谱数据超市”,研究人员随时按需下载,开展各项研究。

  目前,来自全球236所科研机构的1700余名用户正在利用LAMOST数据开展研究。光谱数据助力天文学家开展了迄今最为系统化的银河系研究,并在恒星物理、特殊天体搜寻、系外行星等方面均取得了一系列突破性成果,发表高质量论文1900余篇。科学产出已步入国际大型(6—10米)天文望远镜的先进行列,代表性成果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罕见的小黑洞,发现第一代恒星的化学遗迹等,推动诸多前沿领域的研究取得国际领先优势。

  (作者为中国科学院国家天文台高级工程师)

  《 人民日报 》( 2025年04月12日 06 版)

(责编:李枫、马昌)
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