国之重器郭守敬望远镜时隔9年“憋大招”——

　　重新“画像”银河系：从“二环”扩到“五环”

热木星和热海星示意图。北京天文馆 马劲/绘制

银河系下的LAMOST。国家天文台 陈颖为/摄

银盘半径大小变化示意图。元博/绘制

　　中国科学院国家天文台研究员、郭守敬望远镜运行和发展中心主任赵刚张开双臂举过头顶，在空中划过一个半弧：“就像是给银河系重新‘画像’，我们发现了一个更大的‘银盘’！”

　　学界原本认为的银河系半径是5万光年，到2017年，一下子就“扩大”到6.2万光年， 2018年，半径再次“扩大”到10万光年——“这就好比银河系从‘二环’扩建到‘五环’。”赵刚打了这样一个比方。

　　最先“看到”这种变化的，正是国家天文台所运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜——LAMOST。这个被称作世界上口径最大的大视场望远镜，曾经因为突破“天文望远镜大口径与大视场难以兼得”的世界级难题而成为举世瞩目的“天文明星”。在2009年6月通过国家验收之后，一度低调沉默，进入精密调试和试观测阶段。

　　如今时隔9年，郭守敬望远镜历尽天文数字才能衡量的宇宙空间奔波，终于完成一期光谱巡天观测，迎来成果“爆发”。

　　有多强的“眼力”,才能给银河系“画像”？

　　郭守敬望远镜是我国科学家自主创新研制的一架主动反射施密特天文望远镜。作为这台望远镜的管理和运行机构，中国科学院国家天文台前不久宣布，郭守敬望远镜共“产生”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。

　　“这些，可是世界上其他巡天项目发布光谱数总和的1.8倍！”赵刚说，这些数据集已于去年年底对国内天文学家和国际合作者发布。

　　相应地，从学术成果来看，我国科学家迄今利用郭守敬望远镜数据共发表SCI论文345篇，引用3000余次，一批高显示度的成果引起学界关注，这其中就包括给银河系重新“画像”。

　　重新“画像”就要重新认识银河系的主体部分——银盘的大小。过去，天文学家普遍认为，银河系的中心附近存在一个棒状结构，外面呈现盘状结构、四周被较稀疏的恒星包裹，银盘在距离银河系中心约5万光年处有一个清晰的边界——在这个边界处，银盘恒星的数目骤然下降，如同银盘在此处被切割掉。

　　近年来，科学家在这个边界之外陆续发现一些属于银盘的年轻恒星，这似乎暗示“银盘的边界应该更大”。然而，要证实这点还需要对更多、更远的恒星进行统计。

　　2017年年底，中国科学院国家天文台研究员刘超利用郭守敬望远镜的数据清点了银河系外围恒星的数目，更远处恒星光谱特征和盘上的一致，至此，银河系盘大小被拓展了25%，延伸到距离中心6.2万光年处。

　　“这比教科书上一直以来引用的银河系半径大了约1/4。”刘超说。

　　次年，他带领研究团队与西班牙加纳利天体物理研究所科学家联手，进一步利用国际上公开的海量恒星光谱，再次改写了银盘尺寸。他们发现，包含了银河系中大多数恒星所组成的盘状结构，可能比天文学家之前认为的大很多——半径可能达到约10万光年，“银河系的疆界再次被大大拓展”。

　　刘超说，以前由于观测能力不足，科学家得到的有效样本较少，也许只能在某些位置看到一两颗星，便很难确定其结构。银河系的尺寸之所以会“变大”，主要是因为观测能力提升了，观测的样本多了，统计上就会变得更为清楚、扎实。

　　他说，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，这一成果使天文学家重新审视星系形成及宇宙演化的一般规律。

　　此外，中国科学家还根据郭守敬望远镜最新数据改写了银河系晕的结构特征，确立为内扁外圆的新结构。“这一清晰的证据推翻了前人关于恒星晕是一个轴比不变的扁球体的猜测，有助于人类重新理解银河系恒星晕的形成历史和演化。”刘超说。