近日，中国科学院国度天文台推敲员、国度紧要科技基础递次 LAMOST 运行和发展中心主任罗阿理在 2025 科普中国说带来演讲《光谱巡天冲突：LAMOST 奈何破解星河系密码》，所有了解这个因循国度天文推敲的"国之重器"。

  以下是罗阿理的演讲节选：

LAMOST  ，即郭守敬千里镜，是我国自主创新瞎想的大天区面积多策画光纤光谱天文千里镜，是因循国度天文推敲的紧要科技基础递次。

什么是"光谱天文千里镜"，"光谱巡天"又是奈何匡助咱们揭开星河系玄机的？让咱们先从光谱提及。

意志光谱：

探索天体的"钥匙"

说到光谱，众人可能齐见过雨后的彩虹，当阳光射入水点，会发生访佛"穿过三棱镜" 的色散称心，这种被判辨后造成的彩色光带，即为光谱。

恒星的光亦然雷同。不同的恒星发光神情不同，反馈出其光谱中不同波长光的强度存在各别，比如蓝白色恒星温度较高，红褐色恒星温度偏低。每条光谱上还有好多暗线，它们其实即是恒星大气中的原子和分子收受特定波长的光留住的"指纹"，这种暗线叫作念"收受线"，藏着恒星温度、压力、化学因素、年齿等报复信息。

图片起原于罗阿理演讲 PPT

即便名义温度和压力相似的两颗恒星，收受线深度也可能不同，这频繁与"金属品貌"（天文体家对恒星金属含量的称谓）干系。通过分析收受线的轻细各别，可推测恒星的元素组成，甚而判断这些元素是否源自超新星爆发、中子星并合等全国事件。

元素周期表中的元素均来自全国千般物理过程，分析光谱中的元素，不仅能细则恒星的年齿与质地，还能推断其演化阶段，是以说，光谱对于相识物资世界、意志恒星及探索星河系风趣齐相当紧要。

LAMOST：

"光谱巡天"的国之重器

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LAMOST 的出身配景与定名

了解了光谱是什么、有何等报复，你是不是也以为应该尽可能多地拍摄光谱？但其实这并绝商业。

最初，这些星光频繁齐很暗，咱们需要大口径的千里镜来网罗填塞的光。其次，如果一次只可拍一颗星，那着力就太低了——别忘了，星河系里有千亿个恒星！咱们得能一次性地不雅测好多策画，才调用来解构星河系。这种不雅测方法，即是所谓的"光谱巡天"。

20   世纪   90   年代，中国科学家王绶琯、苏定强院士提议了一个神勇的设念念：用   4000   根光纤同期捕捉星光，建造可自动定位上千颗星的千里镜。该千里镜被定名为   LAMOST（大天区面积多策画光纤光谱天文千里镜），又称郭守敬千里镜，以顾虑元代天文体家郭守敬，位于国度天文台爽朗不雅测基地（距北京约   150   公里）。

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LAMOST 的结构与职责旨趣

LAMOST   由三座建筑组成：

左侧 4 层建筑顶层装有反射镜面 MA，由 24 块 1 米大小的六边形镜片拼接而成，可动弹、俯仰，不雅测中每块镜片能及时退换名义相貌；

右侧 11 层建筑最高处装有主镜 MB，由 37 块 1 米的凹面镜拼接而成；

中间 8 层建筑为焦面楼，顶层焦面板上排布 4000 个光纤定位单位。

其职责旨趣为：MA   把星光反射到   MB  ，从   MB   再聚焦到焦面板上，光纤再把光导到光谱仪，最终由   CCD   相机纪录这些光谱。所有过程齐是自动适度的，是以一次不雅测不错得到   4000   个星的光谱，每个晚上不错得到几万条的天体的光谱。

图片起原于罗阿理演讲 PPT

这个复杂的不雅测进程是事前推敲好的。天文体家提议感风趣的策画并汇总成巡天星表，软件再通过优化算法挑出每晚最相宜不雅测的对象，充分期骗这 4000   根光纤，尽可能多地取得光谱。推敲契机及时适度各系统协同职责并判断光谱是否达标。

2012   年于今的   12   年间，LAMOST   巡天笼罩了北半球约 17000   闲居度区域。LAMOST   的原始数据中，每一条竖白条纹即为一条光谱（单张图含 250   条光谱，来自两台   CCD   相机纪录的不同波段），32   台相机同期纪录   4000   条光谱的两个波段。所有惩处后的数据齐公开荒布，供天文体家使用。到最新的第   12   期发布，咱们一经有了   2800   万条光谱对科学家敞开，成为科学推敲最报复的数据基础。

这些数据鼓吹了大样本天文体在恒星、星系、类星体等多个方面的推敲，尤其是在星河捆绑构、恒星物理方面孝顺相比凸起，匡助咱们推敲星河系的全体结构、化学能源学演化以及重元素合成等等问题。同期，因为这个样本填塞大，咱们也有契机捕捉到那些相当荒漠的罕见的一些天体。

LAMOST 解码星河系的

四大冲突

LAMOST   的光谱数据正在改变着咱们对星河系的贯通。

一是对于星河系的时空"画像"。当年科学家以为星河系 "半径" 为   5   万光年，但   LAMOST   数据露出，星河系的诸多子结构可延迟至距银心   10   万光年除外，访佛 "北京城从二环扩至五环"。同期，科学家还发现了星河系的晕结构，内侧呈扁球形，向外逐渐变圆，这一明晰的不雅测收场推翻了 "恒星晕是扁球体" 的传统推断，配置了银晕的早期新图像。

二是对于星河系的"成长历程"。传统假定以为星河系不同期期造成的恒星质地散播八成交流，但   LAMOST   光谱分析露出：全国早期造成的恒星，大质地恒星占比更高；近期造成的中小质地恒星中，小质地恒星散播更广。科学家们还通过分析恒星畅通速率，推算出星河系总质地约等于   8   千亿个太阳。

采集   LAMOST   与欧空局   Gaia   卫星数据，科研东谈主员推敲出了   25   万个有代表性的恒星的年齿，期骗这些数据，明晰复原了星河系的成长史：138   亿年前全国大爆炸，130   亿年前厚盘运转造成，110   亿年前银晕出现，80   亿年前于今为薄盘造成与老练阶段。

什么是厚盘，什么是薄盘呢？由于星河系是一个盘状的星系，薄盘是银盘中相当扁平，密度相当高的区域，是恒星出身的主要局势，即是咱们太阳系地点的位置。而厚盘是包裹在银盘除外的一个愈加迷漫、愈加陈腐的恒星区域，像是薄盘外一个蓬松的外罩。《当然》的撰稿东谈主评价说，这个收场第一次如斯明晰地描述了星河系的造成历史。

相识了星河系的历史，咱们再来望望它里面最微妙的天体之一——黑洞。黑洞是物资密度极高的天体，是报复的"全国实践室"。在地球实践室上头无法达到的顶点条目，在这个"全国实践室"中齐不错找到。

阐发表面预言，星河系中应当有上千亿个黑洞，但于今咱们只发现了   20   多个，为什么那么多黑洞莫得被找到呢？主如果因为递次的汗漫。以前用 X 射线搜索，这种递次并不全面，漏掉了好多黑洞。有了 LAMOST 以后，通过光谱多普勒效应监测大齐恒星迁移，若恒星畅通呈周期性舞动，就能推测它是围绕着一个不发光的精良天体比如黑洞、中子星在畅通。

LAMOST   单次可不雅测   20   闲居度内的   4000   个策画，据此，科研东谈主员发起了 "黑洞猎手" 推敲，特意来搜索这类天体。举例，咱们对   3000   个恒星累计进行了   40   个小时的不雅测，就行运地发现了一个黑洞，如果用无为千里镜来作念这么的职责要花   40   年。这即是大科学安设带来的改变性的着力提高。现在该推敲仍在抓续发现新黑洞与中子星。

LAMOST   还指挥科研东谈主员开展了一场慷慨东谈主心的"全国考古"。第一代恒星是全国黑暗时间收场后的"第一缕晨曦"，主导早期全国化学演化，但它们寿命极短、告成不雅测到的概率极低。天文体家通过寻找金属含量不及太阳百分之一的恒星（出身于第一代恒星去世后的气体云，化学因素保留第一代恒星演化特征，访佛 "活化石"）推敲第一代恒星。

通过   LAMOST   光谱，科研东谈主员找到了这么一批贫金属星候选体，并采集更大的千里镜后续不雅测，发现了一颗质地达太阳   260   倍的第一代超大质地恒星的化学图章，它是一个对不褂讪超新星，质地高达太阳的   260   倍。这种推敲递次即是咱们说的"星河系考古学"。

LAMOST   甚而还给咱们绘图出了星河系的"尘埃舆图"。星际尘埃是星河系中的报复组成部分，它会收受和散射星光，改变天体的亮度、神情，就像一层迷雾装扮星光，这被称为消光效应。不同波长的光，消光进程不同，其变化规矩就叫作念消光弧线。

科研东谈主员采集   LAMOST   测得的数百万颗恒星参数与   Gaia   卫星数据，通过机器学习细则   1.3   亿颗恒星的消光弧线，构建首幅笼罩全天、深度达   16000   光年的星河系三维尘埃消光散播图，初度完结星河系尘埃散播与消光规矩的三维测绘，助力天文体家明晰探索星河系。

全国玄机无尽，LAMOST   这类国之重器是探索星空与全国的"眼睛"，也许下次当你昂首仰望星空的时分，看到的不单是是妍丽的群星，还有一个正在被中国科学家一步步解码的愈加壮丽的星河。

筹谋制作

演讲东谈主丨罗阿理 中国科学院国度天文台推敲员、LAMOST 运行和发展中心主任

责编丨杨雅萍

审校丨徐来、张林林

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