紫金山天文台公开释放首批“银河画卷”巡天数据

12月11日，中国科学院紫金山天文台“银河画卷”巡天计划正式向全球公开释放其首批毫米波分子谱线观测数据。此次数据的公开释放，是中国对世界天文学界的一项重要贡献，标志着我国在毫米波星际分子谱线天文基础数据领域，从“参与者”向“驱动者”转变，也将进一步推动天文研究的协同创新，对恒星形成、星系演化等前沿研究形成助力。

银河画卷C18O、13CO和12CO（1—0）数据合成的红、绿、蓝三色图。图中标识了著名的恒星形成区或气体结构。不同密度环境下的大尺度气体结构和形态各异的分子云细节清晰可见。

银纬±1度范围内银河画卷巡天与其它巡天的比较图。上图是银河画卷C18O、13CO和12CO（1—0）合成的RGB三色图，表征不同密度的分子气体环境；中图是GRS巡天的13CO（1—0）积分强度图；下图展示了ATLASGAL（870微米，红色）和Spitzer GLIMPSE（24微米，蓝色）的合成图，主要展示银盘上尘埃的热辐射。

为什么要进行“巡天”？“银河画卷”有哪些重要意义？

“要探索银河系的结构、演变和起源，有很多办法。由于广泛分布在宇宙中的分子气体云是恒星形成的基础和原料，通过探测它们就能‘看’到恒星形成最初的样子，了解它们从哪里来、怎么来，比直接观测恒星更基础、更本质。”中国科学院紫金山天文台研究员杨戟介绍，用望远镜观察这些分子气体云的过程，就叫“巡天观测”，能像人口普查一样摸清银河系的“恒星家底”。在宇宙中，氢分子气体云最普遍，但它本身发出的谱线发射强度较弱，不容易被毫米波望远镜捕捉到，科学家便选用了一氧化碳分子这种谱线发射强度更高的“等价置换物”，来替代观测。

位于青海德令哈的紫金山天文台青海观测站的13.7米口径毫米波射电望远镜

杨戟告诉记者，开展“巡天”观测，国际上从上世纪70年代就开始起步。我国也在同一时期开始规划，经过技术、设备及人才的长期储备，从2011年开始，紫金山天文台的科研团队，依托位于青海德令哈的一台自研13.7米口径毫米波射电望远镜，开展了“银河画卷”巡天计划。

中国科学院紫金山天文台副研究员苏扬介绍，这台望远镜的口径为国内最大，核心后端仪器“多波束超导成像频谱仪”，还在2010年升级迭代，从“独眼龙”变成拥有“9只眼珠”，可同步观测9片视野、同时观测12CO、13CO以及C18O三种同位素，加上采取了连续扫描方法，使观测效率提升了近60倍，实现了高灵敏度、高分辨率精细巡天普查。

从2011年到2022年的一期巡天，覆盖北天银河系的“银盘”附近，包括银经10—230度、银纬±5度，约2300平方度天区，银河系中约90%的物质都分布在这个区域。科研团队通过探测星际一氧化碳分子气体发出的毫米波信号，最远可以看到距离太阳系6万光年的银河系边缘，累计获取了超过1亿条谱线数据。构建了目前最完备的毫米波一氧化碳分子谱线“数据档案”。在过去的3年中，科学家又对这些数据进行分析处理，高精度描绘出了银河系分子气体的分布与结构的“银河画卷”，为研究银河系提供了前所未有的“三维星图”。

苏扬介绍，基于巡天数据，紫金山天文台已取得了一系列重要成果。例如2015年，紫台科研人员通过巡天普查，发现了位于银河系外侧最长的分子气体旋臂，呈现360度环形——此前银河系的“画像”，主要依据观测到的零星星系进行推测，这是人类首次确定性“看”到了一条旋臂。

从2022年开始的二期巡天，将覆盖更宽阔范围，也将探索更特殊的天文现象，例如观测近邻恒星区域，为找到“第二个地球”提供更多样本。

为何要公开释放这些巡天数据？

“希望国内外更多同行加入到一起探索银河系奥秘的队伍中。”苏扬介绍，“银河画卷”首批公开释放的数据，储存在中国科学院的科学数据银行，将进一步推动天文研究的协同创新。比如，“银河画卷”数据将与FAST（500米口径球面射电望远镜）、LHAASO（高海拔宇宙线观测站）等国内大科学装置形成互补，助力对恒星形成、星系演化等的前沿研究，也彰显出中国在天文基础领域日益提升的支撑能力与国际合作价值。

编辑 张克 审读 伊诺 二审 许家宜 三审 郑蔚珩