据中科院上海天文台消息，该台研究人员参与的一项研究提出了在宇宙

早期不通过并合而形成超大质量黑洞的新机制。该机制既可以为星系并合中

形成更大的超大质量黑洞提供原料种子黑洞，也可以在没有经历过并合的星

系中形成较小的超大质量黑洞。该工作近日发表在《天体物理杂志》上。

一般认为超大质量黑洞由较小质量的种子黑洞在多次星系并合中形成。

但是目前观测发现，许多超大质量黑洞存在于宇宙最早期的几亿年内以及没

有经历过显著并合过程的旋涡星系中。

利用高精度数值模拟，研究人员研究了旋涡星系早期演化中由星系棒驱

动气体内流形成超大质量黑洞的过程。研究表明早期星系演化中星系棒能够

驱使足够多的气体流入星系中心，为形成超大质量黑洞提供了潜在的原料，使

其能在几亿年内迅速形成。

超大质量黑洞形成或有新机制

42017年 12月 28日 星期四

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■责编 徐 玢耿耿星河 GENG GENG XING HE

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光谱志

天闻频道

提起天上的星座，相信不少人脱口而出的是北斗七星，抑或是自己所属的

黄道星座之一，抑或是这篇文章的主角——素有“星座之王”美誉的猎户座。

猎户座做为冬季夜空的“霸主”，往往在北半球天气寒冷的冬季入主大众

的视线。因为它内部亮星众多、结构明显，故辨识度极高。猎户座星座主体是

参宿四和参宿七等 4颗亮星组成的一个大四边形。在四边形中央有 3颗排成

一条直线的亮星，如同系在猎人腰上的腰带。在这 3颗星下面，又有 3颗小星，

它们则是挂在腰带上的剑。猎户座的整个形象就像一个雄赳赳站着的猎人，

昂头挺胸，自古以来为世人所注目。

猎户座位于天球赤道带，地球上的大部分人都可以看到，为此中外留下了

不少关于它的故事。在我国古代文化中，猎户座是廿八宿之一，即“参宿”。

“参”是从“三”的国字大写“叁”演变而来，指猎户腰带上的三颗星。而这三颗

星，被民间寓意为“福禄寿三星”，也有“三星正南，就要过年”的说法。在希腊

神话中，猎户座为海神波塞冬的儿子奥赖温（ORION），他的旁边就是忠诚的

小伙伴——大犬座西里乌斯。为了不使西里乌斯寂寞，宙斯还特意给它找了

个伙伴——小犬座。宙斯知道奥赖温生前最喜欢打猎，就在他身边放了一只

小小的猎物——天兔座。

猎户座除了故事，其内部也是亮星璀璨。除了腰带上的三颗宝石参宿一、

参宿二、参宿三外，其肩膀和左腿的 4颗亮星——参宿四、参宿五、参宿六和参

宿七也毫不逊色。参宿四为猎户座α星，是颗红超巨星，视星等（人们用肉眼

所看到的星等）在 0.2等到 1.2等之间变化。它距离地球大约 640光年，质量为

太阳的 15倍，是迄今人类发现的体积最大的恒星之一。

猎户的左腿是参宿七，英文名 Rigel（源自阿拉伯语，有“左腿”的意思）。

虽然它是猎户座的β星，但比猎户座α星参宿四还要亮。

在猎户腰带的南边，看似也有 3 颗星星竖着排列——那是猎户座的佩

剑。中间一颗是较模糊的亮斑，肉眼可见朦胧、乳白斑点。它其实不是单颗

星，而是鼎鼎有名的猎户座大星云 M42。一般观测者使用双筒望远镜或者入

门级单筒望远镜，都能很容易观测到。如果借助望远镜、赤道仪等专业设备，

可拍摄到华丽的 M42及瑰丽的马头星云。

猎户座还有许多肉眼不太容易看到的秘密，借助相机的长时间曝光拍摄，

你还会发现它更美丽壮观的一面。围绕着猎户座，还有一个大大的红色半环，

叫“巴纳德环”。其或许来源于猎户座恒星中吹出的风以及早期超新星爆炸留

下的物质。肉眼无法辨别昏暗的巴纳德环。要想捕获壮丽的巴环，需要将相

机进行一些改造再拍摄。

在每年的 10 月 21 日左右，猎户座流星雨会达到极大，虽然极大时每小时

天顶流量才 25颗，但也是众多爱好者追逐和拍摄的目标。

冬夜已来临，各位带好行囊，和“星座之王”一起去追守猎物吧。

猎户座：冬季夜空的“霸主”

袁凤芳 王俊峰

再过几天元旦假期就要来了，估计不少人

已经“摩拳擦掌”迎新年了。对于关注天文的人

来说，还有个好消息，那就是与元旦假期一起到

来的，还有 2018年最大最圆的“超级月亮”。

2018 年 1 月 2 日，人们将用肉眼就能欣赏

到“超级月亮”。天文教育专家、天津市天文学

会理事赵之珩在接受科技日报采访时表示，1

月 2 日当天，月亮最圆的时间是 10 点 24 分，离

地球最近的时间是 5 点 56 分，但这两个时间都

不是赏月的最佳时间点。建议广大喜爱赏月的

人们可以选择 1 月 1 日或 1 月 2 日晚间，尤其是

子夜时分。那时月亮最为美丽。

“超级月亮”是常见天文现象

“超级月亮”是一种较为常见的天文现象，

在天文上的准确称谓为近点朔望月。它是指新

月或满月时期，月球与地球间距离较平常更近，

肉眼能看到的最大最圆的月亮。

月球绕地球转动的轨道呈非标准椭圆状，

因此月球和地球之间的距离并不恒定。随着月

亮与我们的距离发生变化，月亮看起来的大小

也有所不同。

当月球处于“近地点”时就有可能出现“超

级月亮”。赵之珩表示，月亮运行到近地点的时

间和发生满月的时间不超过 12个小时，就会出

现“超级月亮”。“超级月亮”比普通的月亮直径

大 14%，视面积大 30%，且肉眼可见，所以深受

人们的喜欢。

但是，对于天文学家和天文“发烧友”来说，

“超级月亮”并不是最受欢迎的天文现象。大体

是因为它既不神秘，也不奇怪，系正常天象，大

多数年头都会有。

又大又圆未必是“超级月亮”

每年总有那么几次媒体热炒的“超级月亮”

来临，比如 2017 年就曾在 6 月和 12 月出现。特

别是 12 月 3 日出现的“超级月亮”被媒体称为

80年第八大“超级月亮”，引发全球观月热潮。

专家表示，并不是所有又大又圆的月亮就

是“超级月亮”，有时候媒体宣传的“超级月亮”

并非真正意义的“超级月亮”。实际上“超级月

亮”是有明确的定义的，它出现的时间是确定

的、可演算的。

赵之珩介绍，“超级月亮”出现的时间间隔

大约是 14个朔望月（大致相当于 14个农历月），

也就是 413.4 天。上一次“超级月亮”出现在

2016 年 11 月 14 日，下一次“超级月亮”将在

2019 年 2 月 19 日出现，这一天与我国农历元宵

节重合，可能引发人们再一次的赏月热情。

传言不少，靠谱的不多

千百年来，人们对于月亮的遐想和热爱从

未减退，正因为如此，人们才格外关注“超级月

亮”，与之相关的传言也不少。专家表示，这些

传言里有不少谣传。

有一种广为流传的说法，“超级月亮”会引

发地球某些神秘的变化，比如地震、海啸、极端

天气等。实际上，这一说法早已被天文学界否

认。中科院国家天文台研究院平劲松表示，“超

级月亮”的确会带来一些影响，那是因为月地距

离变迁带来潮汐力变化——“超级月亮”发生时

月亮的潮汐力会比平时更大。

另一种说法认为，“超级月亮”正在悄悄变

小。赵之珩表示，这种情况确实存在，但几乎可

以忽略不计。由于月球正以每年 3—4 厘米的

速度远离地球，所以从理论上来说，与上一个月

球运动大周期相比，“超级月亮”的确是会变小，

但是由于这一距离相对于地球与月亮的距离来

看实在太微小，人类的视觉范围内根本不会感

觉到有任何差异。

新年到了，“超级月亮”也来了

本报记者 李 艳

银河系是一个巨大的存在，如果有人从其核

心区域的某颗行星上打电话到其黑暗的最外沿的

另一颗行星，接电话的人至少需要数万年才收到

那个微弱的通讯信号。除非天行者卢克、汗·索洛

和莱娅公主的寿命以千万年计，否则浪漫、奇幻的

《星球大战》故事完全不可能发生，银河帝国在巨

大的数十万年计的时延面前只能是一盘散沙。

天文学家要了解如此巨大的恒星系统，揭开

它运转百亿年生生不息的原因，要把全部天空各个

方向、所有能看到的恒星光芒尽量收集在一起。但

这并不简单。从赫歇尔到沙普利再到现代的无

数科学家，都在为认识银河系不断努力。近年

来，我国的郭守敬望远镜（LAMOST）聚焦银河

系，更新着人类对它的认知。比如最近，LA-

MOST 给银河系银盘绘制了更精确的“半身

像”，发现它比过去认识的还要大。

从地球向我们母星系的外部望去从地球向我们母星系的外部望去

给银河系画张给银河系画张““半身像半身像””刘 超

银河系绝大多数恒星都集中在一个巨大的

扁平盘上，它被称为银盘。我们的太阳也处于这

个盘子上，因此银盘在地球天空上的投影看上去

就是一条银白色的光带。尽管几百年以前天文

学家据此猜到了银河系长得像个盘子，但是对银

盘的大小没有精确的测量。今天的教科书和科

普读物中最常用的数值是银盘的半径大约有 5

万光年，这是一个很粗略的估计。而太阳系位于

银盘上较为外部的位置，距离银河系中心约3万

光年。除了银盘之外，还有大约十亿颗恒星分布

在更大的包裹着银盘的一个椭球或球形空间内，

称为“银晕”。银晕的恒星虽少，但是体积要大得

多，半径可能超过了30万光年。

在银盘上，恒星的分布是不均匀的，处于银

盘中心的恒星远远多于在银盘外围的恒星。因此

天空上的光之河也不是处处一样亮，夏天当银盘

的中心区挂在夜空中的时候它就会显得更亮。这

也是我们夏天更容易看到银河的原因。如果你去

南半球旅行，在夏季无月的夜晚，天空上的银河愈

加明亮，因为在南半球的天空可以看到整个银盘

的中心区，而在北方只能看到很小一部分。

看上去似乎南半球的天文学家因地利之便

更容易观察银河系。实际并不尽然。尽管银河

中心区聚集了大量的恒星，但是要了解它的整

体形状以及在百亿年间的长期演化，其外围的

信息是不可或缺的。外围是指的银盘的外围以

及银晕。这样住在北半球的天文学家也有很多

事情可做了。

千亿颗恒星的家园

最早大规模研究北半球银河系的结构、并

取得卓越成果的是美国的斯隆数字化巡天项目

（SDSS），它同时也被誉为世界上最有影响力的

天文巡天观测项目。SDSS 带来了很多关于银

河系的颠覆性认识，其中最为有名的是它首次

揭示了银河系的晕中存在大量的矮星系和潮汐

星流结构。

在二十一世纪第二个十年里，国际上接力

SDSS的天文巡天项目有很多，其中我国天文学

家主导的 LAMOST 银河系光谱巡天项目是效

率最高的之一。

为了能够更好观察银河系，天文学家需要

尽其所能捕捉更多恒星的各种电磁波信号。虽

然 SDSS获得了上亿颗恒星的亮度和颜色信息，

但是只有 60万颗恒星的光谱信息。相比之下，

尽管 LAMOST巡天仅观测恒星的光谱，但是它

在短短五年时间里已经获得了将近 800万条恒

星光谱，比之前全世界天文学家获得的恒星光

谱总和还要多！

巨大的恒星观测数目只是万里长征的第一

步，海量数据并不能自动告诉我们银河系的形

状和性质。科学家还需要细致的数据筛选和严

谨的统计分析。

数据的分析和统计过程是漫长的，凝聚了

很多人的努力，历时若干年头。首先，光谱需

要做最基本的处理，将其从拍摄的数字图像中

提取出来。LAMOST 望远镜包含了 16 台光谱

相机，每台相机的一幅图像包括大约两百条天

百名专家联手揭秘银河系

通过应用复杂统计手段精确清点银河系外

围恒星的数目，科学家成功绘制出银盘外围的

空间结构剖面图。从图中可以看出，银盘的恒

星数目虽然随着半径增加而减少，但并没有在

5 万光年处停下来，而是一直延伸到距离中心

6.2 万光年处。这比教科书上一直以来引用的

半径大了约四分之一。

银河系的疆界因此向外拓展了很多。这就

像是我们住在一个房子里很多年，突然有一天

推开一扇尘封已久的大门，发现其实我们房子

后面还有很大一个后院。这一发现不仅将改写

教科书，还让天文学家们重新审视星系形成及

宇宙演化的一般规律。

除了成功给银盘绘制一张“半身像”，LA-

MOST的海量数据还帮助人们进一步测量了银

晕的形状。研究人员首先从数据中剥离了银盘上

的恒星，然后只使用银晕恒星绘制出银河系13万

光年内的三维结构图。他们惊讶地发现，银晕具

有复杂的构成——内部呈扁球形，外部则逐渐变

成球形。这一清晰的观测证据推翻了前人关于银

晕结构的很多猜测，展现了全新的银晕图像。

观测天文学家对此当然非常兴奋，如同在

后院挖出了一大块金子。理论学家就要费些脑

筋了，因为他们需要解释为什么银晕不是一个简

单的扁球或球形结构，而是保持这样一个复杂变

化的形状，以及它是否预示银河系在一百亿年以

前形成之初时经历过什么特殊的物理过程。

一幢久居的老屋，表面上你似乎对它的每

一块砖、每一片瓦、每一扇窗都了然于胸。可是

当你真正睁开双眼去看它时，陈旧的老屋里总是

给你带来各种惊喜。银河系就是这样的一幢老

屋。居住了 46亿年后，当人类睁开眼认真审视

它时，惊喜的发现仍会接踵而来。LAMOST 巡

天则是那双明亮的眼睛，在它的审视下，谁能说

不会有新的更大的银河宝藏被它挖掘出来呢？

（作者系中科院国家天文台副研究员）

一张更精确的结构图

猎户座群星闪耀在新疆哈密魔鬼城上空 王俊峰摄

猎户座大星云M42 王晋 吴振摄

体光谱，提取并对其做初步处理是一项细致而

繁琐的工作。抽取出每条光谱之后，还要从中

估算对应恒星的物理参数，包括恒星表面的温

度、表面重力加速度、包含的金属成分的比例

等。这些信息至关重要，因为下一步，天文学

家们需要根据这些信息估计恒星的绝对亮度，

再根据其他望远镜测量到的视亮度估算它到

太阳的距离。

不同恒星的绝对亮度可以相差十个数量

级，也即 100亿倍，但是同一个望远镜能观测到

的视亮度范围仅有几百倍。这就带来了一个严

重的问题，那些望远镜捕获到的很远的恒星都

是绝对亮度很亮的恒星，而对很暗恒星的探测

仅局限于很近的距离范围内。天文学上将这种

选择效应称为马奎斯特偏离，它会严重影响对

银河系的统计分析。因此接下来，天文学家们

就要想方设法改善由此带来的统计偏差，尽量

还原银河系真实的恒星分布情况，公平地统计

很暗和很亮恒星的数目。最终，经过一百多名

中外天文学家和工程师的漫长观测、数据处理

和统计分析，银河系的神秘面纱终于被 LA-

MOST数据逐渐揭开。

银河系绝大多数恒星都集中在银盘上，太阳系位于银盘上较为外部的位置。

银核核球

旋臂

太阳系

气体、尘埃银河系结构示意图

太阳系

太阳系