日前，基于中國科學院國家天文臺運行的重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）所獲取的多類型恒星的精確參數，和Gaia衛星數據，科學家構建了世界上首個億顆恒星級消光數據庫，發布了首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光規律圖，首次實現銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪，為天文觀測提供了重要基礎。

▲3月14日《科學》雜志封面

01

開放共享見成效

在這項成果中，LAMOST發揮了大規模光譜巡天的優勢。

LAMOST是我國自主研制的首個天文類重大科技基礎設施，已構建了目前國際上天區覆蓋最完備、巡天體積和采樣密度最大、統計一致性最好、樣本數量最多的天文數據集。多達兩千萬的光譜數據已向國際開放共享，發布光譜數據量連續十余年居世界第一。

LAMOST光譜數據庫已逐步完成了與國際天文界主要數據庫的互聯互通，實現了國際化的開放共享，不僅拓寬了LAMOST數據的使用范圍，且更大程度發揮了LAMOST大樣本優勢。

目前，LAMOST已助力天文學家，在研究銀河系結構和演化、恒星物理、特殊天體搜尋等方面取得了一批刷新紀錄、提高量級的突破：包括揭示銀河系早期形成和演化歷史；發現超大質量黑洞和處于質量間隙的小黑洞；揭示中等質量黑洞存在的證據；發現第一代恒星的化學遺跡；揭示恒星初始質量函數變化規律等，推動諸多前沿領域的研究取得國際領先優勢。

02

拓展銀河塵埃圖

廣度和深度

在此次研究中，LAMOST幫助科研人員突破了星際塵埃消光改正的困境。

星際塵埃是銀河系的重要組成部分，其對星光的吸收和散射，會改變觀測天體的光度和顏色，這種現象被稱為消光效應。不同波長的光，消光效應不同。消光隨光的波長變化特征就是消光曲線。

進行消光改正，是開展各項研究的關鍵。依托傳統觀測手段，天文學家只能使用局部或二維的塵埃消光分布規律，或者假設消光曲線相同。這就給宇宙學、系外行星等研究埋下了系統性誤差的隱患。

▲星際塵埃示意圖。OPENVERSE繪制，國家天文臺提供

LAMOST大視場多目標光譜獲取能力，使科研人員獲得了大量銀盤內處于中、高消光區恒星的準確參數。

LAMOST觀測數據廣泛覆蓋多種恒星類型，使得依托LAMOST數據訓練的模型，可被應用于超過1億顆擁有低分辨率光譜的恒星，極大地拓展了塵埃圖的廣度和深度。

科研人員將LAMOST測定的精確恒星參數，與Gaia衛星低分辨率光譜數據結合，最終實現了對1.3億顆恒星消光曲線和恒星參數的同時反推。構建出了首幅覆蓋全天、深度可達16308光年的銀河系三維塵埃消光規律分布圖。將迄今已測量的銀河系恒星視線數提高了兩個數量級，建成了首個億顆恒星級的消光數據庫。

03

挑戰塵埃演化

傳統認識

新繪制的首幅銀河系三維塵埃消光規律圖，實現了銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪。銀河系不同區域塵埃的消光曲線在這張圖上一查便知，這將為諸多天文觀測項目提供重要參考。

▲銀河系三維塵埃分布規律圖的俯視圖

傳統理論認為，越靠近塵埃云中心的區域，塵埃密度越高。塵埃顆粒會通過吸積和聚合等機制“長大”，導致塵埃的消光效應逐漸與波長無關，消光曲線也會越來越“平坦”。

新觀測結果卻揭示了與傳統理論截然相反的現象：在不少塵埃云附近，消光曲線反而更“陡峭”了。這可能與一種星際有機物（稠環芳香烴，PAH）的演化機制有關。這一新的消光分布特征，挑戰了傳統的塵埃演化理論。

相關論文信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado9787

來源：中國科學院國家天文臺

責任編輯：王穎