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郭守敬巡天望远镜构建世界最大恒星光谱库-新华网

时间:2018-03-27 09:00来源:未知 作者:admin 点击:
什么是光谱?天文学家说,光谱包含着关于恒星各种特性的信息,能够揭示星星们的运动状态、温度、质量和化学成分,类似籍贯、住址、年龄、性别、职业等每家每户的户籍信息……因此,巡天望远镜堪称宇宙“户籍警”。在河北省兴隆县境内燕山主峰,一座巨大的白色建筑斜架在南麓山顶,指向天空,这就是我国自主创新研制的天文大科学装置——郭守敬望远镜。郭守敬望远镜主镜由37块边长1.1米的六角形镜子拼接而成,相当于直径6.5米的圆镜,等效通光口径最大4.9米,视场(视野)直径最大5度,焦面上容纳了4000根光纤,每次观测可获得多达4000个天体的光谱。上世纪80年代,王绶琯和苏定强提出一个畅想:“如果仅靠现有的望远镜巡查天体的光谱,星空浩瀚,天文学家穷尽一生也无法观测完成,我们必须看得既远又快。”“我们需要一台大视场兼大口径光学天文望远镜,视场要非常大,否则无法让足够多的星星出镜;同时又要看得非常远,否则不可能观测到银河系甚至河外星系。通俗点说,就是一台同时大广角加深焦距的超级照相机。”郭守敬望远镜项目总工程师、中国科学院院士崔向群说。每当夜幕降临,巨大的穹顶缓缓打开,由24块边长1.1米的六角形镜片拼接而成的跟踪反射镜巨大镜头开始工作。每隔一段时间,镜片下的力促动装置就会调整镜片形状,对准一个新的天区。在郭守敬望远镜观测室,记者看到,屏幕上一排排灰白相间的条纹闪闪烁烁,不仅与想象中浩瀚的星云、斑驳的星光毫无交集,甚至与七彩的光谱也相距甚远。“这些条纹不起眼,但每一条都包含着一颗恒星的身份信息。如果说漂亮的星云图是星星的剪影,光谱图就是它们的证件照、户口簿,包含了真实、‘具有法律意义’的信息。”中科院南京天文光学技术研究所研究员侯永辉指着屏幕向记者介绍,比较亮的条纹就代表这颗恒星亮度较高,通过数据处理得出的一维光谱图,就能够分析出恒星的温度、质量,甚至其所含的化学成分,例如不同的三重线代表钙或镁。自2012年9月启动巡天以来,郭守敬望远镜共观测了近3000个天区,获得了700万条高质量光谱,比世界上所有已知光谱巡天项目获取的数据总数还要多,构建了迄今为止最大的恒星光谱样本库。每天傍晚,国家天文台观测运行部的天文值班员都会获得从世界各地发来的“历表”,向郭守敬望远镜申请特定坐标天区的观测。有时候,是通过给恒星排长幼次序揭示宇宙演化的规律,或是精确测定银河系中“暗物质”的总质量;有时候,是观测一个奄奄一息的“老人”——矮星,或是调查一个银河系的“逃犯”——超高速星,甚至寻找宇宙中真实的“三体星”。“拥有千亿级恒星系统的银河系是目前宇宙中唯一有条件对其组成恒星进行单体解析的星系。研究银河系怎么从开始的一团原始气体,演化出恒星、星系盘,乃至现在的银河系,有助于见微知著,帮助我们了解宇宙发展的一般规律。”刘超说。“利用郭守敬望远镜构建的大规模恒星库,能帮助科学家按照恒星年龄排序,比对研究不同年龄段恒星的组成和运动特点。”他接着说,“比如通过推演我们知道,第一代恒星只含有氢和氦,第二代恒星多了一点点金属,铁的含量是太阳的一千万分之一……通过对恒星和星系‘考古’,揭示出宇宙演化不同阶段的特点和奥秘。”基于目前郭守敬望远镜观测筛选出的4000个恒星数据,我国科研人员测定,太阳附近3000光年范围内,暗物质质量为0.018太阳质量/立方秒差距。研究人员介绍,随着巡天进程推进,第二次暗物质质量测量将采用20万颗恒星数据,这一样本量的扩大,将把测量精度提升2至3倍。2014年,一个由中美两国天文学家组成的研究团队利用郭守敬望远镜,发现一颗距地球4万多光年的超高速星。这颗迄今发现的距地球最近的超高速星,以每小时超过170万公里的速度“逃离”银河系中心,并将最终飞离银河系。到底是谁“踹”了恒星一脚,让它能逃离银河系引力束缚呢?天文学家认为,超高速星可能是双星系统运行到银河系中心大质量黑洞附近被潮汐瓦解产生的。“这好比本来被一根线拴在绳子两头的小球,被黑洞‘咔嚓’一刀剪断了绳子,一端的球吸进了黑洞,另一端获得了很高的速度,快到能飞出银河系。”曹子皇说。宇宙浩瀚,斗转星移。人类如果不仰望星空,我们不会有时间、方向和历法。从世界最大射电望远镜,到最大的大视场光学望远镜……一项项道破“天机”的大型科学装置的出现,中国科研维度也在不断拓宽。什么是大科学装置?二十世纪中叶以后,科学发展一个重要特征是大科学装置的出现,通常是指需通过较多资金投入和工程建设来完成,建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动,以实现重要科学技术目标的大型设施。与一般的基本建设项目不同,大科学装置具有建设规模和耗资大,技术综合、复杂,开放性强、全球合作,产出是科学知识和技术成果而非直接经济效益等特点。“这些科研装置并不能立竿见影地改变你我今天的生活。”中科院紫金山天文台研究员袁强说,尖端科研所需的技术条件远高于民用需要,一旦在实验室实现突破,将大大推动民用科技发展水平。比如在尖端科研装备制造中,硅的杂质经常需要控制在万分之一以下,这一纯度远高于普通工业加工,实验室实现突破后将大大促进国家工业提纯水平。随着经济发展和科研投入比例增加,中国的科研支出增长迅速。目前中国在研发上的投入占GDP的比重已经超过2%,这一比例比欧盟高,并且有望在2020年前达到2.5%,超过美国。 (责任编辑:admin)
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