中国“银河画卷”巡天首批数据公开，尽览最美银河
视野横贯银河系，看见6万光年外的宇宙，是何种体验？12月11日，中国科学院紫金山天文台“银河画卷”（MWISP）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。“最美银河”以前所未有的细节呈现在全球科学界眼前，这标志着中国在毫米波星际分子谱线天文基础数据领域正从“参与者”向“驱动者”转变。
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从一氧化碳分布视角，观察银河系分子气体信息
“姐姐，今夜我在德令哈，这是雨水中一座荒凉的城……”在诗人海子的作品中，德令哈被雨水笼罩。而现实中，德令哈的雨水妥妥是“稀罕物”，这座城市处于海拔3200米的青藏高原，平均年降水量仅120毫米，因其独特的自然环境，非常适合天文观测。中国科学院紫金山天文台的青海观测站就坐落于此，该站拥有一台13.7米口径毫米波射电望远镜，它是我国目前唯一在毫米波段常规化运行的大型射电天文观测设备，“银河画卷”巡天计划正是依托这台设备展开研究和观测。
该项目是由中国科学院紫金山天文台组织开展的一项大规模毫米波分子谱线巡天计划。“银河画卷”项目首席科学家、紫金山天文台研究员杨戟介绍，该巡天覆盖北天银道面附近2310平方度的天区，通过探测星际一氧化碳分子气体发出的毫米波信号，高精度描绘出银河系分子气体的分布与结构。
为何选择针对一氧化碳分子气体的巡天观测？“银河画卷”项目核心成员苏扬博士介绍，一氧化碳分子是星际分子气体中，除氢分子以外，含量最高的气体。氢分子毫米波段信号微弱，而一氧化碳分子毫米波段的信号最强，因此探测氧化碳分子能最大限度地提供分子气体分布的信息。数据对天体起源、恒星演化、银河系结构、星际物质循环、高能天体物理过程等前沿研究都是必不可少的。
如何拍出“最美银河”的照片？
想要给银河系拍出一张“最美银河”的照片并非易事，不仅要拍得清晰，还要具备更丰富的“色彩深度”。
13.7米口径毫米波射电望远镜的核心后端仪器——多波束超导成像频谱仪具有多谱线同步接收能力，它使观测效率较传统模式提升近60倍，实现对银河系分子气体的高灵敏度、高分辨率精细巡天普查。宇宙中一氧化碳分子具有多种同位素形式，科研团队通过多分子探针，拍下3种同位素形式的区别，“银河画卷”数据合成采用了红、绿、蓝三色图，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。
紫金山天文台助理研究员张少博负责“银河画卷”的数据合成，他介绍，巡天以0.5°x0.5°作为单位分区，这是巡天区域划分和观测时的基本单元，9000多个小方格最终拼成了“最美银河”的大图。
“银河画卷”巡天数据在灵敏度、动态范围、多谱线同步观测与大天区均匀采样等方面都具有显著优势，系统超越了国际上以往的CO巡天项目。该巡天不仅清晰勾勒出银河系分子气体的宏观分布结构，也精细揭示了星际分子云的内部细节与物理特性，为研究银河系气体循环和恒星形成过程提供了高精度、多谱线联合分析的银河系分子气体“三维星图”和“普查报告”。其数据成果对理解银河系物质分布与结构及气体生态循环具有不可替代的基础支撑价值。
已取得诸多成果，未来将助力地外生命搜寻
“在银河系星际气体探查方面，我们走到了国际的最前沿，探测到超过10万个星际分子云，发现了银河系最远的分子旋臂、发现了环绕银河系中心区域的高速气体束流，发现了超新星遗迹在气体云内膨胀所产生的激波区域。基于统计分析提出了星际湍动驱动的分子云形成演化瞬态模式理论……”苏扬介绍，基于“银河画卷”的研究，已经取得丰硕成果，但它的功能绝非仅限于此。
该项目对人类寻找星际有机物质的分布，也有引导作用。苏扬表示，一氧化碳作为简单的星际分子，可以很好地揭示银河系分子气体的分布。通过“银河画卷”中一氧化碳分子的分布，可追踪分子气体和尘埃最多的地方。这些最稠密的气体环境就可能孕育有机分子。因此，“银河画卷”或将对搜寻地外生命起到一定的作用。
此次数据公开释放将进一步推动多波段天文研究的“梦幻联动”，助力国内外研究团队的恒星形成、星系演化等前沿研究。“银河画卷”团队自2016年以来，已经为“中国天眼”（FAST）用户多批次提供数据共享。2024年，“银河画卷”团队与LHAASO团队签订了数据共享协议，为高能宇宙射线源的研究提供分子气体分布的信息。
据悉，“银河画卷”巡天的成功不仅为下一代大口径毫米波/亚毫米波望远镜百波束量级的巡天战略积累了关键技术经验，也彰显了中国在天文基础数据领域日益提升的支撑能力与国际合作价值。（部分图片由紫金山天文台提供）
现代快报/现代+记者 是钟寅 胡玉梅
（紫金山天文台供图）
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