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中國(guó)的望遠(yuǎn)鏡不只有天眼！最近，天文學(xué)家在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》上刊登了一項(xiàng)研究成果，那就是梳理了銀河系這130億年來(lái)的歷史。在本次研究中，我國(guó)的另一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡大顯神威，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，就是郭守敬望遠(yuǎn)鏡。

郭守敬望遠(yuǎn)鏡，全稱(chēng)叫做大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，簡(jiǎn)稱(chēng)LAMOST。顧名思義，這是一臺(tái)大視場(chǎng)的望遠(yuǎn)鏡，可以同時(shí)觀測(cè)到很大的一片宇宙區(qū)域。其口徑達(dá)到了4米，是當(dāng)今世界上兼具口徑和視場(chǎng)兩方面的最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡。

LAMOST于1997年立項(xiàng)，2001年于河北興隆縣正式動(dòng)工，并于2009年6月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。從建成那天起，它就成為了我國(guó)最強(qiáng)大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。憑借著廣闊的視野，它不僅可以對(duì)整個(gè)宇宙的星系進(jìn)行巡天觀測(cè)，還可以對(duì)銀河系內(nèi)的恒星進(jìn)行大規(guī)模調(diào)查。

正是憑借著第二項(xiàng)功能，它幫助天文學(xué)家完成了這次研究，幫助人類(lèi)更好地理解銀河系在這130億年時(shí)間里經(jīng)歷的變化。

（圖片說(shuō)明：LAMOST的主鏡）

關(guān)于銀河系的歷史演化和現(xiàn)狀，天文學(xué)家們一直非常好奇。為此，世界各國(guó)也建造了許多天文設(shè)備來(lái)進(jìn)行觀測(cè)。除了我們的LAMOST之外，世界上最著名的一個(gè)觀測(cè)設(shè)備，當(dāng)屬歐洲航天局的蓋亞衛(wèi)星了。

蓋亞衛(wèi)星于2013年發(fā)射升空，其目標(biāo)就是對(duì)銀河系內(nèi)數(shù)十億顆恒星進(jìn)行精確的觀測(cè)，從而繪制一幅迄今為止最完整、最準(zhǔn)確的銀河系地圖。在差不多10年的時(shí)間里，蓋亞衛(wèi)星進(jìn)行了海量的觀測(cè)，對(duì)銀河系內(nèi)恒星的位置、距離以及運(yùn)行模式等數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的記錄，這對(duì)于我們理解銀河系有著重要的幫助。

那么，這和LAMOST有什么關(guān)系呢？

（圖片說(shuō)明：蓋亞衛(wèi)星）

原來(lái)，來(lái)自德國(guó)馬普天文研究所的兩位天文學(xué)家向茂盛以及Hans-Walter Rix，從蓋亞衛(wèi)星的海量數(shù)據(jù)中選取了25萬(wàn)顆亞巨星，進(jìn)行了分析。與此同時(shí)，他們還從LAMOST的數(shù)據(jù)中調(diào)取了這些恒星的光譜。光譜被稱(chēng)為宇宙天體的身份證，可以反映一顆恒星包含化學(xué)元素的豐度，有助于天文學(xué)家分析它們的歷史和狀態(tài)。

宇宙中有這么多類(lèi)型的恒星，他們?yōu)楹螌?zhuān)門(mén)選擇亞巨星呢？

所謂的亞巨星，指的是恒星進(jìn)入演化末期，主序星階段結(jié)束后所經(jīng)歷的一段時(shí)期。比如我們的太陽(yáng)，在50億年后就會(huì)變成一顆紅巨星。相比之下，比太陽(yáng)大得多的恒星，壽命就要短一些；至于更小的紅矮星，可能需要幾百億甚至一萬(wàn)億年才會(huì)進(jìn)入到亞巨星階段。

亞巨星有一個(gè)特點(diǎn)，那就是其光度和年齡之間存在著一種相關(guān)性。只要我們對(duì)其光度進(jìn)行觀測(cè)和分析，就知道某顆亞巨星的年齡是多少。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，光度越大的亞巨星就越年輕，而暗淡一點(diǎn)的就是比較老的亞巨星。

通過(guò)這些數(shù)據(jù)，再加上這些恒星分布的位置，研究人員就能夠反推出它們經(jīng)歷過(guò)什么——或者說(shuō)是銀河系的歷史。

說(shuō)了這么多，研究人員到底還原了一個(gè)怎樣的銀河系歷史呢？

（圖片說(shuō)明：銀河系主要結(jié)構(gòu)）

我們知道，銀河系是一個(gè)古老的星系，宇宙誕生于138億年前，而銀河系在130億年前就初具雛形了。研究人員指出，在那個(gè)時(shí)候，銀河系就已經(jīng)形成圓盤(pán)結(jié)構(gòu)了，這些結(jié)構(gòu)形成了今天銀河系銀盤(pán)比較厚的那部分，其直徑有大約10萬(wàn)光年，厚度也有差不多6000光年，內(nèi)部分布著大量的古老恒星。

向茂盛介紹，早期厚盤(pán)的形成時(shí)間比今天的銀暈早了大約20億年，這也是本次研究的重要發(fā)現(xiàn)之一。

在接下來(lái)20億年的時(shí)間里，厚盤(pán)周?chē)恢北话诤窈竦男请H氣體之中。直到110億年前，一次特殊事件改變了銀河系的命運(yùn)——星系撞擊。

（圖片說(shuō)明：科學(xué)家模擬的星系碰撞畫(huà)面）

此前的研究已經(jīng)證明，在距今110億年前的時(shí)候，有一個(gè)名叫蓋亞·恩克拉多斯香腸的星系撞上了銀河系，二者融為一體。我們此前介紹過(guò)這一次以及銀河系歷史上經(jīng)歷過(guò)的多次星系碰撞，每一次都對(duì)銀河系后來(lái)的演化具有非凡的意義。

在這次研究中，兩位天文學(xué)家再次強(qiáng)調(diào)了這次星系碰撞給銀河系帶來(lái)的改變。這不僅讓銀河系直接變得更加巨大，而且厚盤(pán)周?chē)臍怏w因?yàn)榕鲎捕馐軘D壓，聚集在一起，大大提升了恒星的形成速率。

（圖片說(shuō)明：科學(xué)家模擬的蓋亞·恩克拉多斯撞擊銀河系的藝術(shù)圖，箭頭代表恒星的位置和運(yùn)動(dòng)方向）

從此，銀河系進(jìn)入到了持續(xù)了差不多30億年的成長(zhǎng)快車(chē)道，一直到距今80億年前的時(shí)候，因?yàn)槟硞€(gè)未知的原因，這種快速形成恒星的狀態(tài)戛然而止。從130億年前開(kāi)始計(jì)算，銀河系厚盤(pán)的形成一共持續(xù)了50億年，其間金屬元素含量增加了30倍。

從80億年前開(kāi)始，銀河系的厚盤(pán)開(kāi)始變得比較穩(wěn)定。而在薄盤(pán)的位置上，依然還有恒星在形成，并且一直延續(xù)到今天。

這個(gè)薄盤(pán)，就是今天銀河系的大部分旋臂、分子云以及恒星形成區(qū)所在的位置。和厚盤(pán)相比，薄盤(pán)確實(shí)薄得多，厚度僅有差不多1000光年。

另外，對(duì)于銀河系早期階段誕生的恒星，研究人員也有新的發(fā)現(xiàn)，那就是關(guān)于它們內(nèi)部的重元素豐度。

我們知道，宇宙大爆炸之后，幾乎完全被氫和氦兩種元素充斥，另外還有極少數(shù)的鋰。至于比它們更重的元素，全都是后來(lái)的超新星爆發(fā)所產(chǎn)生的，所以越古老的恒星，內(nèi)部的重元素就越少。

對(duì)于相同時(shí)間形成的恒星來(lái)說(shuō)，科學(xué)家一直認(rèn)為是越靠近銀心的部分，金屬元素含量越高，因?yàn)檫@些重元素會(huì)在引力作用下往銀心處聚集。但這一次的研究結(jié)果表明，銀河系內(nèi)并沒(méi)有這樣的現(xiàn)象，恒星內(nèi)部金屬元素的含量，竟然和它們與銀心的距離無(wú)關(guān)。

通過(guò)這一次的研究，我們對(duì)于銀河系的演化歷史有了更深刻的了解。這個(gè)古老的星系，在一百多億年前到底是什么模樣，這幅畫(huà)面正在變得越來(lái)越清晰。

據(jù)介紹，蓋亞衛(wèi)星目前的工作狀態(tài)良好，有望一直運(yùn)行到2025年初，為人類(lèi)提供更多的銀河系數(shù)據(jù)。另外，我們的LAMOST望遠(yuǎn)鏡，也有可能迎來(lái)升級(jí)，那就是遷址到我國(guó)最近發(fā)現(xiàn)的最好的觀測(cè)地址——冷湖。這個(gè)計(jì)劃目前還未確定，如果真的能夠遷址，那么LAMOST在未來(lái)將會(huì)獲得更加強(qiáng)大的觀測(cè)能力。

在本次研究中，不論是中國(guó)的天文學(xué)家還是中國(guó)的望遠(yuǎn)鏡，都發(fā)揮了不可替代的重要作用?？梢韵胂?，在未來(lái)，會(huì)有更多宇宙的未解之謎，都將由我們國(guó)家來(lái)破解！厲害了我的國(guó)！

#銀河系#

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