□ 李 双  赵永恒

    浩瀚星空，众星云集，总有那么几类非同一般的天体以自身独特的魅力傲立群雄，或凭借令人难忘的样貌，或凭借与众不同的特性，成为宇宙舞池里奇特又罕见的“明星”。

    大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST，在过去10年内引领了国际大规模光谱巡天项目的发展，是世界上首个发布光谱数据超千万量级的巡天利器。近年来，LAMOST在搜寻稀有天体方面发挥了超强优势，斩获了一批批“奇珍异宝”。

    邂逅恒星级黑洞

    黑洞，作为宇宙中最为神秘奇幻的天体之一，具有超强的吸引力，任何从其身边经过的物质均无法逃离，就连速度最快的光也不能幸免。因此，黑洞是名副其实的宇宙“大胃王”。

    在过去的50年里，人们用黑洞吸积伴星气体所发出的X射线方法来搜寻黑洞，仅仅发现了约20颗恒星级黑洞，质量均为3—20倍太阳质量。为此，天文学家一直努力用新方法搜寻黑洞，直到LAMOST邂逅了黑洞。

    2019年，中国科学院国家天文台刘继峰研究员和张昊彤研究员领导的研究团队，利用LAMOST在浩瀚星海中发现了一颗恒星级黑洞，开创了大规模巡天搜寻黑洞的新方法。

    研究人员利用LAMOST对开普勒一个天区的3000多颗恒星在两年内进行了26次观测，累计曝光时间约40 小时，确认了这颗恒星级黑洞。但如果利用一架普通4米望远镜专门来寻找这样一颗黑洞，在同样的概率下需要40年，这充分体现出LAMOST超高的观测效率。

    LAMOST眼中的这颗黑洞属于一个X射线辐射宁静的双星系统，利用常规X射线方法进行搜寻是行不通的。长期以来，人们认为径向速度监测可以发现平静态的黑洞双星，这颗新发现的黑洞也证实了这一点。

    寻找宇宙活化石

    如同考古学家寻找化石来研究早期地球文明一样，天文学家一直以来都在银河系及其他星系里寻找最古老的恒星，从而沿着时间轴追溯窥探银河系最初的样子，并尝试再现早期宇宙的点点滴滴。

    什么样的恒星才能成为恒星考古的活化石？贫金属星“举手”回答了这个问题。所谓贫金属星是指大气中的金属元素含量远比太阳低得多的一类恒星。金属含量越低的恒星，则携带着越早的宇宙进化信息，但是贫金属星极其稀少，很难获得大规模的研究样本。

    寻找贫金属星的历史可以追溯到20世纪80年代，在太阳附近数万颗恒星中才能找到一颗金属含量不到太阳千分之一的极端贫金属星，尽管难度巨大，贫金属星的重要性仍使其成为近20年来许多大型巡天项目的主要科学目标之一。目前许多国家都有正在进行或计划中的恒星考古任务。LAMOST提供的千万光谱数据，极大地提高了我国科学家找到贫金属星的可能性。

    2019年，中国科学院国家天文台赵刚研究团队，利用LAMOST开展了国际上最大规模的贫金属星搜寻项目。该团队李海宁等人利用LAMOST巡天数据挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体，形成了目前世界上最大的贫金属星亮源表。

    李海宁等人借助日本斯巴鲁望远镜，对400余颗贫金属星开展高分辨率观测与细致丰度分析，形成了世界上最大最均匀的贫金属星高分辨率样本，其中包含了约100颗极端贫金属星及3颗超贫金属星。

    吹响O型星“集结号”

    1900年前后，美国天文学家安妮·坎农根据恒星的表面温度从高到低的顺序，将恒星光谱划分为O、B、A、F、G、K、M等类型，该方法称为“哈佛分类法”。如果我们把温度看作一把恒星丈量尺的话，O型星则是温度尺上的佼佼者，它是一种极其稀有、生命极其短暂但影响着很多天文领域的大质量天体，对大质量O型恒星的深入研究，将为我们理解宇宙黎明时代、星系化学演化、恒星形成、核塌缩超新星、长伽马射线暴和引力波事件等热点前沿问题，提供了非常重要的科学参考。

    2019年，LAMOST吹响了OB星（O型星和B型星）“集结号”。河北师范大学崔文元教授研究团队在LAMOST光谱数据中发现了目前世界上最大的OB光谱星表。

    2021年，中国科学院国家天文台李广伟副研究员在LAMOST光谱数据中进行了更细致地搜寻，筛选出209颗O型星，其中135颗是最新发现的。这是迄今为止利用单一光谱数据库，一次性发现银河系O型星数量最多的研究工作。在这之前，最大的具有光谱信息的银河系O型星星表仅有590颗，且是全世界天文学家近百年来累积发现的总和，可见LAMOST在搜寻O型星这类特殊天体方面的绝对优势。

    ( 第一作者系中国科学院国家天文台工程师，第二作者系中国科学院国家天文台研究员、 LAMOST运行和发展中心常务副主任。本文原载《前沿科学》2021年第3期，文字有删节）