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中國的望遠(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》上刊登了一項研究成果，那就是梳理了銀河系這130億年來的歷史。在本次研究中，我國的另一臺望遠(yuǎn)鏡大顯神威，這臺望遠(yuǎn)鏡，就是郭守敬望遠(yuǎn)鏡。

郭守敬望遠(yuǎn)鏡，全稱叫做大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，簡稱LAMOST。顧名思義，這是一臺大視場的望遠(yuǎn)鏡，可以同時觀測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兩方面的最強大的望遠(yuǎn)鏡。

LAMOST于1997年立項，2001年于河北興隆縣正式動工，并于2009年6月通過國家驗收。從建成那天起，它就成為了我國最強大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。憑借著廣闊的視野，它不僅可以對整個宇宙的星系進(jìn)行巡天觀測，還可以對銀河系內(nèi)的恒星進(jìn)行大規(guī)模調(diào)查。

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

（圖片說明：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，世界各國也建造了許多天文設(shè)備來進(jìn)行觀測。除了我們的LAMOST之外，世界上最著名的一個觀測設(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)就是對銀河系內(nèi)數(shù)十億顆恒星進(jìn)行精確的觀測，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年的時間里，蓋亞衛(wèi)星進(jìn)行了海量的觀測，對銀河系內(nèi)恒星的位置、距離以及運行模式等數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的記錄，這對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？

（圖片說明：蓋亞衛(wèi)星）

原來，來自德國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25萬顆亞巨星，進(jìn)行了分析。與此同時，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)。

宇宙中有這么多類型的恒星，他們?yōu)楹螌ｉT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)歷的一段時期。比如我們的太陽，在50億年后就會變成一顆紅巨星。相比之下，比太陽大得多的恒星，壽命就要短一些；至于更小的紅矮星，可能需要幾百億甚至一萬億年才會進(jìn)入到亞巨星階段。

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

通過這些數(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)歷過什么——或者說是銀河系的歷史。

說了這么多，研究人員到底還原了一個怎樣的銀河系歷史呢？

（圖片說明：銀河系主要結(jié)構(gòu)）

我們知道，銀河系是一個古老的星系，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，在那個時候，銀河系就已經(jīng)形成圓盤結(jié)構(gòu)了，這些結(jié)構(gòu)形成了今天銀河系銀盤比較厚的那部分，其直徑有大約10萬光年，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，早期厚盤的形成時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20億年的時間里，厚盤周圍一直被包裹在厚厚的星際氣體之中。直到110億年前，一次特殊事件改變了銀河系的命運——星系撞擊。

（圖片說明：科學(xué)家模擬的星系碰撞畫面）

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

在這次研究中，兩位天文學(xué)家再次強調(diào)了這次星系碰撞給銀河系帶來的改變。這不僅讓銀河系直接變得更加巨大，而且厚盤周圍的氣體因為碰撞而遭受擠壓，聚集在一起，大大提升了恒星的形成速率。

（圖片說明：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動方向）

從此，銀河系進(jìn)入到了持續(xù)了差不多30億年的成長快車道，一直到距今80億年前的時候，因為某個未知的原因，這種快速形成恒星的狀態(tài)戛然而止。從130億年前開始計算，銀河系厚盤的形成一共持續(xù)了50億年，其間金屬元素含量增加了30倍。

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

這個薄盤，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。和厚盤相比，薄盤確實薄得多，厚度僅有差不多1000光年。

另外，對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。

對于相同時間形成的恒星來說，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，因為這些重元素會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關(guān)。

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

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

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

#銀河系#

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