出品：“SELF格致论道讲坛”公众号（ID:SELFtalks）作者：李海宁 SELF讲坛

每一次仰望星空

那浩瀚星海

总能让人神往

可它太远了，我们根本无法窥探它的容貌……

但这种情况可能会有所改变了！

△图片来源：LAMOST之声微信公众号

8月7日，中国科学院国家天文台宣布，由其管理和运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST）圆满完成了一期光谱巡天观测。一期观测LAMOST共发布光谱901万，其中高质量光谱（信噪比大于10）777万，确定534万组恒星光谱参数。

此外，科研人员利用LAMOST首次测量了近700颗系外行星的轨道偏心率和倾角，发现约八成的行星轨道都如同太阳系的近圆形轨道，这在某种程度上增强了人类寻找另一个地球和地外生命的信心。

△即大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST，图片来源：LAMOST之声微信公众号

同时，科研人员还发现了一批极其稀有的、锂元素丰度超过正常值上百倍的小质量贫金属星。其中，有一颗星的锂元素含量约是同类天体的3000倍，是目前人类已知锂元素丰度最高的恒星。这一重大发现已于北京时间8月7日凌晨在线发表在国际科学期刊《自然·天文》上。

这是由中国郭守敬望远镜（LAMOST）一期观测交出的成绩单！

△图片来源：新华网

LAOMST一期的成功观测，标志着中国天文学的又一大进步，也将为人类的天文学研究提供巨大帮助。这背后是中国科学家不断的探索精神，才让我们今天能与130多亿岁的宇宙对话。

那么，科学家是如何看待LAMOST的，他们眼中的宇宙又长什么样儿呢？来自中国科学院国家天文台的李海宁副研究员就亲身体验过LAMOST的神奇！

恒星光谱是我们刺探恒星的秘密

要想知道LAMOST拍摄的光谱为什么这么重要，我们先要知道光谱在天文研究中起着什么作用。

如果现在让我们去研究一颗恒星，提取里面的化学成分，我们不可能把星星搬回实验室或者办公室来研究，所以天文学家要用望远镜来观察它们。但在天文学家看来，我们眼中的闪闪发光的星星更像是一条二维的恒星光谱。光谱包含着关于恒星各种特性的信息，能够揭示星星们的运动状态、温度、质量和化学成分，类似籍贯、住址、年龄、性别、职业等每家每户的户籍信息……

李海宁说，“你们看到的横向的每一层是我们眼睛中所能看到的不同颜色的星光，而这些竖线则是炙热的星光穿过较冷的外层大气时，在特定的波长产生的吸收。也就是说，这每一条暗线，都是某一个元素在星光里给我们留下的特定信息。”

所以说，恒星光谱是我们刺探恒星的秘密。

“它只要眨一下眼睛，就能拍下3000多颗恒星的光谱”

恒星光谱如此重要，但在恒星光谱分析当中，最耗时费力、最容易让人崩溃的也是测量谱线。这个时候LAMOST就派上了用场。“我们国家设计并且建造的郭守敬望远镜，它是一个不折不扣的观星能手，它只要眨一下眼睛，就能拍下3000多颗恒星的光谱。所以，它花了5年的时间，获得了超过900万条的恒星光谱。”正是因为有了LAMOST，李海宁在其研究的贫金属星领域有了重大发现——找到一颗130多亿岁的超级贫金属星。

△图片来源：人民日报客户端

找到贫金属星，对于天文学家来说，已经算是惊喜。随着宇宙不断地变老，每一代新诞生的恒星，它身体里的金属含量都会比它的祖先上一代稍微多一点点。一直到今天，这些“小鲜肉”恒星们，它们已经继承了成千上万代恒星的遗产，所以它们体内的金属含量已经是130亿年前老祖宗的200万倍。如果有一天你恰巧碰到一个金属含量很低的恒星，那么恭喜，你看到了宇宙的极早期。由于限于我们现在的观测能力，第一代恒星对我们来说，就像黄帝尧舜一样，只是一个传说。而我们现在能够直接观测到的最古老的恒星，其实是它们的直系后代，这些恒星还来不及攒多少金属，所以我们叫贫金属星。

别看这个名字中有个“贫”，但是它们对于宇宙演化的意义可一点都不“贫”。如果说现在的宇宙有100岁，这些贫金属星出生的时候，宇宙还没有上学，所以在它们的身体里隐藏了许多宇宙“婴幼儿时期”的重要信息，这也是为什么天文学家亲切地称它们为“宇宙化石”。

我们每个人身体里，都藏着130多亿年宇宙的元素

虽然宇宙看似离我们好远，远到几乎不会有交集。但其实它却早已与每个人有了千丝万缕的联系。

李海宁在其发现的贫金属星里，探测到了探测到了氢、碳、钙、铁，这些都是对人体生命中非常重要的元素。这与科学家之前的研究结果，即恒星产生了所有元素的说法，不谋而合。 “我再一次意识到，我们身体里面的这些元素，远比我们整个人类的进化历史要古老的太多太多。”

李海宁说：“恒星的内部就是一个高温、高压的宇宙熔炉，我们在元素周期表上所能看到所有的元素都是在这里产生的。恒星里的宇宙熔炉从130亿前年就开始生产各种各样的化学元素。”

这么多的元素如何穿越了百亿年，最后来到太阳系进入我们的身体中呢？

大约在137亿年前，“砰”的一声，宇宙大爆炸了，宇宙爆炸大约3分钟的时间产生了大量的氢、一些氦和极其微量的锂。这锅大爆炸“浓汤”开始冷却，冷却大概到2亿年的时候，宇宙里出现了第一代恒星，它们开始制造新的化学元素。这些恒星非常明亮而庞大，它们用极其壮烈的方式——超新星，结束了自己短暂的一生。

而它们所生产的这些化学元素被喷射到四面八方，并且遗传给了下一代恒星。就是这样，一代又一代的恒星，可谓前仆后继，使得我们宇宙当中化学元素的种类和数量不断地增加。直到有一天，恰好能够形成太阳系的生命了，我们就出现了。

就像《魔法炉》里那段十分经典的独白：“为了我们能够活着，数十亿、数百亿乃至数千亿的恒星死去了。我们血液里的铁、我们骨骼里的钙、我们每一次呼吸的氧，所有这些都是从地球诞生很久之前的星星的熔炉里炼制出来的。”

发现唯一一种产生于宇宙大爆炸的金属元素——Li

在一次赴夏威夷观测的普通夜晚，李海宁偶然发现了她的第二个贫金属星惊喜。

在左下角6700埃的地方，这本来不应该有任何谱线。李海宁和同事们进行了反复地排查，最后证明这不是数据的错误，而是一条真实存在的、非常强的Li吸收线。

可能有人要问了，不就是探测到一个Li吗，有必要那么激动吗？Li元素对于我们人体来说，它是一个微量元素，但它也是非常重要的生命动力元素，它是唯一一种产生于宇宙大爆炸的金属元素。

虽然说我们的恒星内部其实可以合成Li，但是恒星合成的Li寿命非常的短，几乎不能够存留多久。所以说现在我们手机里供能的Li和新能源汽车电池里的Li，甚至是地球上最大Li矿的Li，全部都来自于大爆炸的最初3分钟。

对于恒星而言，Li元素也是一个微量元素，所以通常我们在光谱当中，只能看见很弱的Li吸收线，或者是根本看不到。而经典的理论和以往观测数据也告诉我们说，尤其贫金属星的Li含量极低。所以，该发现让李海宁兴奋不已。

在后来的一年半的时间里面，李海宁和她的同事们又陆续找到了好几颗这样奇怪的贫金属星，这些家伙的Li含量远比正常值要高出几十倍，甚至上百倍。

李海宁打趣地说：“我以前总是开玩笑说，这些贫金属星都是一些忧郁的小星星，因为它们所缺乏的Li元素，不仅可以造电池，还是一种抑制抑郁症和缓解情绪的主要药物成分。现在这些贫金属星突然得到了这么大一批Li，它们的心情会好多了吗？我不知道，但是我能确定理论学家该郁闷一阵子了。”

随着科学家探测的深入，人类已经知道，即使在最古老的恒星当中，我们也能探测到对于人类生命来说非常重要的氢、氦、碳、氮、氧、钙、铁、锂等等元素。就连科学家一直认为只能在地球上合成的磷，最近几年也在近百亿岁的古老恒星当中被发现了。

我们的宇宙究竟在什么时候达成了第一次化学上的成熟，形成了生命？为什么总有人说，只能在像太阳这样的年轻恒星附近才能发现有生命的行星系统？会不会在宇宙的极早期就已经形成了我们所不知道的最早的生命呢？

更多的问题，还等着科学家们继续探索，有了像LAMOST这样的超级望远镜，我们更加有信心。而就像李海宁说的，支持她继续走下去的，除了信心，还有永不停歇的人类的好奇心：“我一直相信，这些看似不起眼的年老的小星星，一定会在未来的某个时间带给我出乎意料的新惊喜。”

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