1279年，元世祖忽必烈为制订新历法，令天文学家郭守敬开展“四海测验”，在全国范围组织大规模天文测量。

700多年后，以郭守敬命名的光谱巡天望远镜探寻宇宙又获得重要进展。郭守敬望远镜巡天4年来，已捕获700余万条高质量恒星光谱，超过此前全球所有已知光谱巡天项目获得数据的总和。

什么是光谱？天文学家说，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……因此，巡天望远镜堪称宇宙“户籍警”。

新华社记者近日走进位于中国科学院国家天文台兴隆观测基地，全方位揭秘这位宇宙“户籍警”。

4000颗星星“出镜”！

拍摄大户人家的“全家福”照片，离不开广角镜头。想象一下，如果一次要给4000颗恒星拍摄“全家福”，这个广角镜头究竟得有多大？

答案是6.5米。

在河北省兴隆县境内燕山主峰，一座巨大的白色建筑斜架在南麓山顶，指向天空，这就是我国自主创新研制的天文大科学装置——郭守敬望远镜。郭守敬望远镜主镜由37块边长1.1米的六角形镜子拼接而成，相当于直径6.5米的圆镜，等效通光口径最大4.9米，视场（视野）直径最大5度，焦面上容纳了4000根光纤，每次观测可获得多达4000个天体的光谱。

什么是巡天望远镜？为什么要一次性观测4000颗星？

这得从中国两位“急性子”天文学家——王绶琯院士和苏定强院士说起。

上世纪80年代，王绶琯和苏定强提出一个畅想：“如果仅靠现有的望远镜巡查天体的光谱，星空浩瀚，天文学家穷尽一生也无法观测完成，我们必须看得既远又快。”

“我们需要一台大视场兼大口径光学天文望远镜，视场要非常大，否则无法让足够多的星星出镜；同时又要看得非常远，否则不可能观测到银河系甚至河外星系。通俗点说，就是一台同时大广角加深焦距的超级照相机。”郭守敬望远镜项目总工程师、中国科学院院士崔向群说。

2012年，这一畅想变成现实：世界上第一台大视场兼大口径光学天文望远镜在中国科学院国家天文台兴隆观测基地建成。

每当夜幕降临，巨大的穹顶缓缓打开，由24块边长1.1米的六角形镜片拼接而成的跟踪反射镜巨大镜头开始工作。每隔一段时间，镜片下的力促动装置就会调整镜片形状，对准一个新的天区。

“天文巡天，数据为王。郭守敬望远镜第一次让我国在银河系科学研究领域站在世界前沿，从数据产出来看，2012年正式巡天其水平就领先了国际10年。”国家天文台副研究员刘超说。

自2012年9月启动巡天以来，郭守敬望远镜共观测了近3000个天区，获得了700万条高质量光谱，比世界上所有已知光谱巡天项目获取的数据总数还要多，构建了迄今为止最大的恒星光谱样本库。

为什么要给银河系“查户口”？

每天傍晚，国家天文台观测运行部的天文值班员都会获得从世界各地发来的“历表”，向郭守敬望远镜申请特定坐标天区的观测。有时候，是通过给恒星排长幼次序揭示宇宙演化的规律，或是精确测定银河系中“暗物质”的总质量；有时候，是观测一个奄奄一息的“老人”——矮星，或是调查一个银河系的“逃犯”——超高速星，甚至寻找宇宙中真实的“三体星”。

“在星辰大海般的宇宙征程开始之前，天文学最大的难题其实是银河系。”天文值班员曹子皇说，外行认为看得越远越难，其实系内普查的难度要远高于系外观测。

对于郭守敬望远镜在银河系内“查户口”的意义，刘超的形容更酷炫——“星际考古”。

“拥有千亿级恒星系统的银河系是目前宇宙中唯一有条件对其组成恒星进行单体解析的星系。研究银河系怎么从开始的一团原始气体，演化出恒星、星系盘，乃至现在的银河系，有助于见微知著，帮助我们了解宇宙发展的一般规律。”刘超说。

“利用郭守敬望远镜构建的大规模恒星库，能帮助科学家按照恒星年龄排序，比对研究不同年龄段恒星的组成和运动特点。”他接着说，“比如通过推演我们知道，第一代恒星只含有氢和氦，第二代恒星多了一点点金属，铁的含量是太阳的一千万分之一……通过对恒星和星系‘考古’，揭示出宇宙演化不同阶段的特点和奥秘。”

除了积累恒星数据回溯星系历史，郭守敬望远镜还取得了一项重要进展：更精确地测定银河系中的“暗物质”质量。

“我们对银河系的研究也许有朝一日会成为星际航行手册的第一章。对今天的天文学家而言，银河系的现实意义是作为一把揭开整个宇宙演化秘密的钥匙。”刘超说。 据新华社南京7月25日电