研究進展

LAMOST發(fā)布光譜數(shù)據(jù)突破兩千萬 解讀宇宙再升級

日期: 2023-04-03

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3月30日,中國科學院國家天文臺對國內(nèi)天文學家和國際合作者發(fā)布了LAMOST DR10(v1.0版本)數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包含光譜總數(shù)2229萬余條,是目前國際上其他巡天望遠鏡發(fā)布光譜數(shù)之和的2.9倍。LAMOST成為世界上首個發(fā)布光譜數(shù)突破兩千萬的巡天項目。

此次發(fā)布的DR10數(shù)據(jù)集是LAMOST于2011年10月至2022年6月觀測獲取的光譜數(shù)據(jù),包含5923個低分辨率觀測天區(qū)、1951個中分辨率觀測天區(qū)。發(fā)布的2229萬條光譜數(shù)據(jù)包括1181萬條低分辨率光譜、1048萬條中分辨率光譜,中低分辨率光譜均突破千萬。此外,DR10發(fā)布數(shù)據(jù)中還包括一個約961萬組的恒星光譜參數(shù)星表。LAMOST發(fā)布光譜數(shù)和恒星參數(shù)星表數(shù)量,連續(xù)十年穩(wěn)居國際第一。具體的數(shù)據(jù)信息如下:

國家天文科學數(shù)據(jù)中心搭建了LAMOST DR10數(shù)據(jù)發(fā)布平臺,科學用戶可登錄網(wǎng)站(http://www.lamost.org/dr10)進行數(shù)據(jù)查詢和下載。

2009年,驗收專家在項目驗收時曾提出LAMOST是中國科技領域自主創(chuàng)新的典范,將使人類觀測天體光譜的數(shù)目提高一個數(shù)量級至千萬量級,使中國在該領域處于國際領先地位。2019年,LAMOST成為全球首個發(fā)布光譜總數(shù)超千萬的巡天項目。四年時間,LAMOST獲取的光譜數(shù)量再翻一倍。如今,LAMOST已獲取了兩千萬量級的光譜數(shù)據(jù)。在過去十年間,LAMOST開啟并引領了國際大規(guī)模光譜巡天之路,成為國際上大型光學望遠鏡的經(jīng)典之作。

左圖為LAMOST DR10的低分辨率天區(qū)覆蓋圖,右圖為DR10的中分辨率天區(qū)覆蓋圖(袁海龍繪制)

LAMOST助力全球天文學家在銀河系結(jié)構(gòu)與形成演化、恒星物理的探究、特殊天體和致密天體的搜尋等方面均取得了一批刷新紀錄、提高量級的重大突破性成果。

截止目前,來自中國、美國、德國、比利時、丹麥等國家和地區(qū)的194所科研機構(gòu)和大學的1385位用戶正在利用LAMOST數(shù)據(jù)開展研究工作,已發(fā)表高質(zhì)量論文1200余篇,引用13000余次。近兩年的科研成果呈現(xiàn)出井噴式增長態(tài)勢,LAMOST年均發(fā)表論文數(shù)超過200篇,其中國外天文學家發(fā)表的科學論文占40%以上,彰顯了LAMOST數(shù)據(jù)的國際影響力。LAMOST的科學產(chǎn)出已步入國際大型(6-10米)天文望遠鏡的先進行列。

LAMOST兩千萬量級的光譜數(shù)據(jù)構(gòu)筑了“數(shù)字銀河系”的根基,這對繪制銀河系的時空“畫像”具有重要的科學意義。從“身高體重”到“樣貌身材”再到“成長歷史”,LAMOST助力天文學家多維度刻畫銀河系全貌。(1)天文學家利用LAMOST和歐空局蓋亞衛(wèi)星(Gaia)的巡天觀測數(shù)據(jù),獲取了銀河系迄今最為精確的25萬恒星的年齡信息,從時間軸上清晰還原了銀河系幼年和青少年時期的成長史,刷新了人們對銀河系早期形成歷史的認知。(2)天文學家精確測量出銀河系質(zhì)量約為5500億倍太陽質(zhì)量,相比國際其他團隊測量的平均值(約1萬億倍太陽質(zhì)量)縮小了近一半,精度提高了近一倍。(3)天文學家揭示了反銀心方向上的子結(jié)構(gòu)起源于銀河系外盤,結(jié)束了天文界長期以來關于反銀心子結(jié)構(gòu)起源的爭議。研究還發(fā)現(xiàn)銀河系子結(jié)構(gòu)可延伸至距離銀心9.78萬光年處,佐證了LAMOST發(fā)現(xiàn)銀河系尺寸從“二環(huán)”擴建到“五環(huán)”的結(jié)論。

恒星是研究天體物理最重要的探針,近年來,LAMOST在恒星物理的領域同樣大放異彩。(1)天文學家首次觀測到天體物理學中一個非常重要的基礎理論——“恒星初始質(zhì)量函數(shù)”,隨著銀河系演化歷史和環(huán)境發(fā)生了顯著變化。該發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了恒星初始質(zhì)量分布規(guī)律在宇宙各處都不變的經(jīng)典理論。(2)國際團隊在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個目前宇宙中金屬元素含量最低的球狀星團遺跡,其中獲取的7顆有光譜的成員星中,包含了一顆LAMOST觀測的恒星,其金屬元素含量約為太陽的1/2500,挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認知中球狀星團的金屬含量下限。

2019年,天文學家利用LAMOST巡天優(yōu)勢發(fā)現(xiàn)了一顆恒星級黑洞。近年來,LAMOST黑洞獵手計劃取得多項新進展。(1)天文學家在距離地球約1037光年處發(fā)現(xiàn)了一顆寧靜態(tài)中子星。(2)以色列天文學家用同樣的方法也發(fā)現(xiàn)了一個包含寧靜態(tài)中子星的雙星系統(tǒng)。(3)天文學家發(fā)現(xiàn)了一個包含極低質(zhì)量白矮星和致密天體的雙星系統(tǒng)等。目前,LAMOST黑洞獵手計劃已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了10余個包含致密天體候選體的雙星系統(tǒng)。該系列工作為搜尋難以探測的寧靜態(tài)中子星、黑洞等致密天體起到了實質(zhì)性推動作用,為進一步研究致密天體的性質(zhì)和形成理論奠定了基礎。

宇宙中各種各樣的稀有天體如同星海中奇特又罕見的“明星”。搜尋宇宙中的稀有天體是非常有價值的工作。近年來,LAMOST發(fā)現(xiàn)的一批批稀有天體不斷亮相。(1)天文學家一次性發(fā)現(xiàn)了九顆罕見的超富鋰矮星,其中一顆的鋰元素含量達到太陽的31倍,刷新了此類恒星的鋰元素含量紀錄。(2)天文學家發(fā)現(xiàn)了人類已知的鋰元素含量最高的富鋰巨星。(3)天文學家揭示富鋰巨星的真身是紅團簇星。(4)天文學家揭秘類太陽恒星氦閃后普遍可以產(chǎn)生鋰元素。(5)天文學家發(fā)現(xiàn)了734顆極冷矮星,這是目前最大的極冷矮星樣本。該發(fā)現(xiàn)展示了LAMOST在暗端的觀測能力,證實了大口徑光譜巡天望遠鏡研究極冷矮星的可能性。(6)天文學家構(gòu)建了目前最大的、具有高度一致性的高分辨極貧金屬星樣本,對研究銀河系形成和演化歷史具有重要價值。(7)天文學家一次性發(fā)現(xiàn)591顆高速星,其中43顆是超高速星。這是歷史上一次性捕獲高速星最多的研究工作,將人類歷時15年使用多個望遠鏡發(fā)現(xiàn)的高速星總量翻倍。

天文學家利用LAMOST在捕獲遙遠宇宙信息方面也取得了一些重要進展。(1)類星體是宇宙中最明亮的持續(xù)發(fā)光天體,是研究遙遠宇宙的重要探針。LAMOST證認的類星體總數(shù)達到56,176個,其中24,127個是LAMOST首次發(fā)現(xiàn)的。這使得LAMOST成為目前世界上發(fā)現(xiàn)類星體數(shù)目第二多的巡天項目。(2)天文學家發(fā)現(xiàn)了1547個致密星系,其中1417個為最新發(fā)現(xiàn),包括大量綠豌豆星系、藍莓星系及紫葡萄星系。這些星系中距離地球最遠的達到90億光年左右。這是迄今一次性發(fā)現(xiàn)致密星系數(shù)量最多的研究工作,為了解早期宇宙星系的形成與演化提供了新的視角。

2023年初,LAMOSTDR8光譜數(shù)據(jù)庫與美國斯隆數(shù)字巡天項目(SDSS)的CasJobs數(shù)據(jù)系統(tǒng)完成了融合,這是繼法國斯特拉斯堡天文數(shù)據(jù)中心(CDS)VizieR系統(tǒng)、歐洲空間局ESASky平臺、德國虛擬天文臺(GAVO)后,LAMOST光譜數(shù)據(jù)庫又一次與國際頂級科學數(shù)據(jù)平臺的合作,將顯著拓寬LAMOST數(shù)據(jù)使用的深度和廣度,進一步提升LAMOST的國際地位和影響力。

LAMOST第二期光譜巡天任務將于2023年6月結(jié)束,第三期光譜巡天計劃于2023年9月開啟。LAMOST將繼續(xù)守望星空,記錄和見證我國第一個天文重大科技基礎設施的發(fā)展歷程。

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