視野橫貫銀河系，看見6萬光年外的宇宙，是何種體驗？12月11日，中國科學院紫金山天文臺“銀河畫卷”（MWISP）巡天計劃正式向全球公開釋放其首批毫米波分子譜線觀測數據。“最美銀河”以前所未有的細節呈現在全球科學界眼前，這標志著中國在毫米波星際分子譜線天文基礎數據領域正從“參與者”向“驅動者”轉變。

從一氧化碳分布視角，觀察銀河系分子氣體信息

“姐姐，今夜我在德令哈，這是雨水中一座荒涼的城……”在詩人海子的作品中，德令哈被雨水籠罩。而現實中，德令哈的雨水妥妥是“稀罕物”，這座城市處于海拔3200米的青藏高原，平均年降水量僅120毫米，因其獨特的自然環境，非常適合天文觀測。中國科學院紫金山天文臺的青海觀測站就坐落于此，該站擁有一臺13.7米口徑毫米波射電望遠鏡，它是我國目前唯一在毫米波段常規化運行的大型射電天文觀測設備，“銀河畫卷”巡天計劃正是依托這臺設備展開研究和觀測。

該項目是由中國科學院紫金山天文臺組織開展的一項大規模毫米波分子譜線巡天計劃。“銀河畫卷”項目首席科學家、紫金山天文臺研究員楊戟介紹，該巡天覆蓋北天銀道面附近2310平方度的天區，通過探測星際一氧化碳分子氣體發出的毫米波信號，高精度描繪出銀河系分子氣體的分布與結構。

為何選擇針對一氧化碳分子氣體的巡天觀測？“銀河畫卷”項目核心成員蘇揚博士介紹，一氧化碳分子是星際分子氣體中，除氫分子以外，含量最高的氣體。氫分子毫米波段信號微弱，而一氧化碳分子毫米波段的信號最強，因此探測氧化碳分子能最大限度地提供分子氣體分布的信息。數據對天體起源、恒星演化、銀河系結構、星際物質循環、高能天體物理過程等前沿研究都是必不可少的。

如何拍出“最美銀河”的照片？

想要給銀河系拍出一張“最美銀河”的照片并非易事，不僅要拍得清晰，還要具備更豐富的“色彩深度”。

13.7米口徑毫米波射電望遠鏡的核心后端儀器——多波束超導成像頻譜儀具有多譜線同步接收能力，它使觀測效率較傳統模式提升近60倍，實現對銀河系分子氣體的高靈敏度、高分辨率精細巡天普查。宇宙中一氧化碳分子具有多種同位素形式，科研團隊通過多分子探針，拍下3種同位素形式的區別，“銀河畫卷”數據合成采用了紅、綠、藍三色圖，不同密度環境下的大尺度氣體結構和形態各異的分子云細節清晰可見。

紫金山天文臺助理研究員張少博負責“銀河畫卷”的數據合成，他介紹，巡天以0.5°x0.5°作為單位分區，這是巡天區域劃分和觀測時的基本單元，9000多個小方格最終拼成了“最美銀河”的大圖。

“銀河畫卷”巡天數據在靈敏度、動態范圍、多譜線同步觀測與大天區均勻采樣等方面都具有顯著優勢，系統超越了國際上以往的CO巡天項目。該巡天不僅清晰勾勒出銀河系分子氣體的宏觀分布結構，也精細揭示了星際分子云的內部細節與物理特性，為研究銀河系氣體循環和恒星形成過程提供了高精度、多譜線聯合分析的銀河系分子氣體“三維星圖”和“普查報告”。其數據成果對理解銀河系物質分布與結構及氣體生態循環具有不可替代的基礎支撐價值。

已取得諸多成果，未來將助力地外生命搜尋

“在銀河系星際氣體探查方面，我們走到了國際的最前沿，探測到超過10萬個星際分子云，發現了銀河系最遠的分子旋臂、發現了環繞銀河系中心區域的高速氣體束流，發現了超新星遺跡在氣體云內膨脹所產生的激波區域。基于統計分析提出了星際湍動驅動的分子云形成演化瞬態模式理論……”蘇揚介紹，基于“銀河畫卷”的研究，已經取得豐碩成果，但它的功能絕非僅限于此。

該項目對人類尋找星際有機物質的分布，也有引導作用。蘇揚表示，一氧化碳作為簡單的星際分子，可以很好地揭示銀河系分子氣體的分布。通過“銀河畫卷”中一氧化碳分子的分布，可追蹤分子氣體和塵埃最多的地方。這些最稠密的氣體環境就可能孕育有機分子。因此，“銀河畫卷”或將對搜尋地外生命起到一定的作用。

此次數據公開釋放將進一步推動多波段天文研究的“夢幻聯動”，助力國內外研究團隊的恒星形成、星系演化等前沿研究。“銀河畫卷”團隊自2016年以來，已經為“中國天眼”（FAST）用戶多批次提供數據共享。2021年，“銀河畫卷”團隊與LHAASO團隊簽訂了數據共享協議，為高能宇宙射線源的研究提供分子氣體分布的信息。

據悉，“銀河畫卷”巡天的成功不僅為下一代大口徑毫米波/亞毫米波望遠鏡百波束量級的巡天戰略積累了關鍵技術經驗，也彰顯了中國在天文基礎數據領域日益提升的支撐能力與國際合作價值。（部分圖片由紫金山天文臺提供）

現代快報/現代+記者 是鐘寅 胡玉梅

（紫金山天文臺供圖）