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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！
夜空中的银河(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。
位于中国科学院国家天文台河北省兴隆观测站的郭守敬望远镜(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！
工作人员在中国科学院国家天文台兴隆观测基地介绍郭守敬巡天望远镜观测计划显示系统(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！
李海宁 SELF讲者、中国科学院国家天文台副研究员
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。
银河系下的郭守敬望远镜，陈颖为摄(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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