首个银河三维尘埃图发布

本报北京3月14日电（记者齐芳） 基于我国大科学装置郭守敬望远镜和欧洲航天局研制升空的盖亚空间望远镜，天文学家构建了世界上第一个亿星级消光数据库并发布了首幅覆盖全天的银河系三维尘埃消光特性图，首次实现了银河系三维尘埃分布与消光曲线的同步测绘。14日，这一成果以封面文章的形式发表在国际学术期刊《科学》上。

这一成果由德国马克斯·普朗克研究所的中国博士生张翔宇与其导师格里高利·格雷合作完成，不仅为天文观测提供了重要参考，新观测的消光分布特征还挑战了传统的尘埃演化理论，或许暗示着星际有机物的某种“生长”机制。

星际介质是存在于恒星之间空间中的物质和能量的统称，是银河系中物质循环的重要一环，也是太阳等恒星的“诞生地”。星际介质中大部分比氢和氦更重的元素都以固体小颗粒——尘埃的形式存在。尘埃会吸收和散射星光，使得远处的星显得更暗、更红，这种现象被称为“消光效应”。

大部分的天文观测都需要进行消光矫正。消光对不同波长的光是不同的，但传统的尘埃研究长期面临两难困境：高精度光谱巡天数据，往往不能覆盖全天，难以将尘埃纳入银河系演化的框架来考虑；而依靠测光的全天观测，又很难捕捉消光曲线的变化。这导致天文学家在开展相关研究时不得不假设：全银河系的尘埃消光曲线都相同。但这样的假设给各类依赖天文观测的研究埋下了系统性误差的隐患。

此项成果突破了这一困境。张翔宇将郭守敬望远镜测定的精确恒星参数与盖亚卫星低分辨率光谱巡天联系起来，最终实现了对1.3亿颗恒星消光曲线和恒星参数的同时反推，构建出首幅覆盖全天的、深度可达16308光年的银河系三维尘埃消光特性图。

这项突破性成果将迄今已有消光测量的银河系恒星数提高了两个数量级，建成了世界上第一个亿星级的消光数据库；第一次实现了银河系三维尘埃分布与消光曲线的同步测绘。

该成果创建的三维尘埃消光特性图覆盖了巨大空间尺度，使得将尘埃理化性质纳入银河系演化的大框架成为可能，揭示了尘埃性质与恒星形成、银河系结构的紧密关联。例如，研究者发现，银河系中的恒星形成区的消光曲线更加平坦，揭示出该区域尘埃颗粒生长、聚合形成更大尘埃的过程，而银河系中心方向的消光曲线却更加陡峭，显示该区域可能存在的特殊物理、化学环境致使尘埃颗粒普遍较小，为天体化学、星系演化等研究提供了重要目标。

这也对一些传统理论提出挑战。例如，传统理论认为，越靠近尘埃云中心的区域，尘埃密度越高，尘埃颗粒会通过吸积和聚合等机制“长大”，导致消光曲线越来越“平坦”。最新结果却揭示了截然相反的现象：在不少尘埃云附近，消光曲线反而更“陡峭”了。这可能与一种星际有机物（稠环芳香烃，PAH）的演化机制有关。

尘埃是银河化学演化的重要参与者和催化剂，也是地球等行星的“建筑材料”。新发布的三维尘埃消光特性图打开了一面全新的研究尘埃与银河系的窗口，既为天文观测提供了重要参考，也给天体化学、恒星形成和银河系碳循环、生命起源等问题的研究提供了全新的角度与更多的可能。