银河系绝许多数恒星都聚集在银盘上，太阳系位于银盘上较为外部的位子。

　　银河系是一种庞大的存留，假如有人从其焦点地域的某颗行星上打手机到其黑暗的最外沿的另一颗行星，接手机的人至少须要数万年才收到那个微弱的通讯信号。唯有天行者卢克、汗·索洛和莱娅公主的生命以千万年计，不然浪漫、奇幻的《星球大战》故事十足不可能产生，银河帝国在庞大的数十万年计的时延眼前只能是一盘散沙。

　　天文学家买了解如许庞大的恒星体系，揭开它运行百亿年生生不息的原因，要把悉数天空各个方向、全部能见到的恒星光芒尽量收集在一同。但这其实不容易。从赫歇尔到沙普利再到现代的没有数科学家，全在为认识银河系不停努力。近年来，我们国家的郭守敬望远镜（LAMOST）聚集银河系，革新着人类对它的认知。例如最近，LAMOST给银河系银盘绘制了更精准的“半身像”，发觉它比往日认识的还要大。

　　千亿颗恒星的家园

　　银河系绝许多数恒星都聚集在一种庞大的扁平盘上，它被称为银盘。咱们的太阳也处于这种盘子上，因而银盘在地球天空上的投影看上去便是一条银白色的光带。虽然几百年从前天文学家据此猜到了银河系长得像个盘子，可是对银盘的尺寸无精准的测量。今日的教科书和科学普及读物中最经常使用的数值是银盘的半径大约有5万光年，这是一种很粗略的预计。而太阳系位于银盘上较为外部的位子，距离银河系中心约3万光年。除了银盘之外，另有大约十亿颗恒星分布在很大的包含着银盘的一种椭球或球形体积内，称为“银晕”。银晕的恒星虽少，可是空间要大得多，半径可能超越了30万光年。

　　在银盘上，恒星的分布是不匀称的，处于银盘中心的恒星远远多于在银盘外围的恒星。因而天空上的光之河还不是处处一样亮，夏天当银盘的中心区挂在夜空中的时刻它就会显得更亮。这也是咱们夏天更简单见到银河的原因。假如你去南半球旅游，在夏季没有月的夜晚，天空上的银河更加明亮，由于在南半球的天空可行见到全个银盘的中心区，而在北方只能见到很小一部分。

　　看上去仿佛南半球的天文学家因地利之便更简单观看银河系。实质其实不尽然。虽然银河中心区集中了大批的恒星，可是买了解它的全体形状以及在百亿年间的长久演化，其外围的消息是不可或缺的。外围是指的银盘的外围以及银晕。这样住在北半球的天文学家也有好多事宜可做了。

　　百名行家联手揭秘银河系

　　最早大范围探讨北半球银河系的构造、并取得卓越效果的是美国的斯隆数字化巡天名目（SDSS），它同一时间也被誉为全球上最有作用力的天文巡天观测名目。SDSS带来了好多对于银河系的颠覆性认识，此中最为有名的是它初次揭示了银河系的晕中存留大批的矮星系和潮汐星流构造。

　　在二十一世纪第二个十年里，世界上接力SDSS的天文巡天名目有好多，此中我们国家天文学家主导的LAMOST银河系光谱巡天名目是效能最高的之一。

　　为了能够更好观看银河系，天文学家须要尽其所能捕捉更多恒星的各式电磁波信号。尽管SDSS得到了上亿颗恒星的光度和颜色消息，可是唯有60万颗恒星的光谱消息。比较以下，虽然LAMOST巡天仅观测恒星的光谱，可是它在短短五年时间里曾经得到了将近800万条恒星光谱，比此前全球天文学家得到的恒星光谱总和还要多！

　　庞大的恒星观测数目不过万里长征的第一步，海量数据其实不能自动叮嘱咱们银河系的形状和性质。科学家还须要细致的数据筛选和严谨的统算剖析。

　　数据的剖析和统算进程是漫长的，凝聚了好多人的努力，历时多个年头。起首，光谱须要做最根本的料理，将其从拍摄的数字图像中提取出去。LAMOST望远镜包涵了16台光谱相机，每台相机的一幅图像包括大约两百条天体光谱，提取并对其做初步料理是一项细致而烦琐的事业。抽取出每条光谱以后，还要从中估算对应恒星的物理参数，包括恒星外表的温度、外表重力提速度、包涵的金属成分的比重等。这点消息至关要紧，由于下一步，天文学家们须要依据这点消息预计恒星的一律光度，再依据其它望远镜测量到的视光度估算它到太阳的距离。

　　不同恒星的一律光度可行相差十个数量级，也即100亿倍，可是统一个望远镜能观测到的视光度范畴仅有几百倍。这就带来了一种惨重的难题，那一些望远镜捕获到的很远的恒星皆是一律光度很亮的恒星，而对很暗恒星的探测仅有限于很近的距离范畴内。天文学上将这类抉择效应称为马奎斯特偏离，它会惨重作用对银河系的统算剖析。因而然后，天文学家们就要想方设法改进因此带来的统算偏差，尽量还原银河系真正的恒星分布概况，公平地统算很暗和很亮恒星的数目。终归，通过一百多名中外天文学家和工程师的漫长观测、数据料理和统算剖析，银河系的神秘面纱终归被LAMOST数据渐渐揭开。

　　一张更精准的构造图

　　经过利用繁杂统算伎俩精准清点银河系外围恒星的数目，科学家成功绘造出银盘外围的体积构造剖面图。从图中可行瞧出，银盘的恒星数目尽管随着半径增添而降低，但并未在5万光年处停下去，却是一直拉伸到距离中心6.2万光年处。这比教科书上一直以来引用的半径大了约四分之一。

　　银河系的疆界因而向外拓展了好多。这就像是咱们住在一种房子里好多年，忽然有一天推开一扇尘封已久的大门，发觉本来咱们房子后面另有相当大一种后院。这一发觉不但将改写教科书，还让天文学家们从新审视星系造成及宇宙演化的通常规则。

　　除了成功给银盘绘制一张“半身像”，LAMOST的海量数据还帮助大家进一步测量了银晕的形状。探讨人士起首从数据中剥离了银盘上的恒星，接下来只运用银晕恒星绘造出银河系13万光年内的三维构造图。它们惊讶地发觉，银晕具备繁杂的组成——里面呈扁球形，外部则渐渐变成球形。这一清楚的观测证据推翻了前人对于银晕构造的好多猜测，展现了最新的银晕图像。

　　观测天文学家对此自然十分亢奋，如同在后院挖出了一大块金子。理论学家就要费些脑筋了，由于它们须要解释为何银晕非是一种容易的扁球或球形构造，却是维持这样一种繁杂浮动的形状，以及它能否预示银河系在一百亿年从前造成之初时经验过甚么特殊的物理进程。

　　一幢久居的老屋，外表上你仿佛对它的每一块砖、每一片瓦、每一扇窗都了然于胸。但是当你真实睁开双眼去看它时，老旧的老屋里总是给你带来各式惊喜。银河系便是这样的一幢老屋。居住了46亿年后，当人类睁开眼认真审视它时，惊喜的发觉仍会相继而来。LAMOST巡天则是那双明亮的眼睛，在它的审视下，谁能说不会有新的很大的银河宝藏被它发掘出去呢？

　　（作者系中科院国度天文台副探讨员）

来自：科技日报

作者：刘超

编辑：曾映雪