圖為星際塵埃示意圖。 資料圖片
近日，基于中國科學院國家天文臺運行的重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）的多類型恒星的精確參數和Gaia衛星數據，中外天文學家構建了世界上第一個億顆恒星級消光數據庫，繪制并發布了首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光規律圖，為之后的天文觀測和科學研究提供了堅實基礎和全新視角。該成果以封面文章形式發表在《科學》期刊上。
構建出銀河系三維塵埃消光規律圖
星際塵埃對星光的吸收和散射會改變觀測天體的光度和顏色，也就是“消光效應”，準確的“消光改正”是開展各項研究的關鍵。
該成果中，研究人員利用LAMOST數據訓練出了光譜生成式模型，將該模型應用于Gaia超過1億顆擁有低分辨率光譜的恒星數據，從而構建出了首幅覆蓋全天的、深度可達1.6萬光年的銀河系三維塵埃消光規律圖。
正是LAMOST大視場多目標光譜獲取能力，才使研究者獲得了大量銀盤內的處于中、高消光區恒星的準確參數；正是LAMOST數據中恒星類型的多樣性和分布廣泛性，使得依托LAMOST數據訓練的模型可以被應用于1億余顆的恒星。該成果將迄今已測量的銀河系恒星視線數提高了兩個數量級，解鎖了銀河系塵埃消光認知的新維度。
發布數量連續10余年居世界第一
LAMOST是我國自主研制的世界上口徑最大的大視場望遠鏡，推開了大規模光譜巡天的大門。2012年投入正式運行以來，構建了目前國際上天區覆蓋最完備、巡天體積和采樣密度最大、統計一致性最好、樣本數量最多的天文數據集。
每年3月，新一批的LAMOST觀測數據都會向國內天文學家發布，一年半的保護期過后免費向全世界公開發布。目前，LAMOST已發布了12次光譜數據，發布數量連續10余年居世界第一。多達2500萬條的光譜成為天文學家開展研究的寶貴資源。近年來，LAMOST光譜數據庫已逐步完成了與國際天文界主要數據庫的互聯互通，實現了更大程度的開放共享，進一步發揮了LAMOST大樣本優勢。
“光譜數據超市”全球共享
LAMOST光譜數據的誕生經歷了復雜而精細的過程，包括觀測目標選取、夜間觀測、數據采集、數據處理與分析、數據質量控制和數據發布等環節。
首先，天文學家根據科研需要列出觀測星表，給出需要觀測的目標和優先級，經篩選和光纖分配后，工作人員制定每日的觀測計劃。
夜幕降臨，天氣晴朗，望遠鏡便開啟星空之旅，一次觀測能同時對準4000個天體，捕捉星光，這些星光通過光纖傳輸到望遠鏡的16個光譜儀中，光譜儀把收集到的光按不同顏色分開，形成一條條光譜。這些光譜信息被探測器記錄下來，就成了原始觀測數據。
原始的數據隨后被傳到北京數據中心，工作人員再將這些數據深入處理，主要包括去除噪聲等“雜質”，校正一些儀器本身帶來的誤差，從而獲得純凈的光譜。隨后將處理后的數據進行分類，測量參數并檢查數據質量，確保數據產品準確可靠。
最后數據被整理到一個專門數據庫里，通過數據發布網站發布出去。這個網站就像天文學家的“光譜數據超市”，研究人員隨時按需下載，開展各項研究。
目前，來自全球236所科研機構的1700余名用戶正在利用LAMOST數據開展研究。光譜數據助力天文學家開展了迄今最為系統化的銀河系研究，并在恒星物理、特殊天體搜尋、系外行星等方面均取得了一系列突破性成果，發表高質量論文1900余篇。科學產出已步入國際大型（6—10米）天文望遠鏡的先進行列，代表性成果包括揭示銀河系早期形成和演化歷史，發現超大質量黑洞和罕見的小黑洞，發現第一代恒星的化學遺跡等，推動諸多前沿領域的研究取得國際領先優勢。
（作者為中國科學院國家天文臺高級工程師）
作者：李 雙
來源：人民日報
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