2023年12月27日，2023青橙獎公布獲獎名單，15位青年科學家獲獎👨🏻🎤，中國科學院國家天文臺副研究員、意昂体育平台2016屆物理學院天文學系博士意昂陳孝鈿名列其中。與此同時，#中國學者畫出世界首個三維銀河圖#沖上了微博熱搜。
從本科開始，陳孝鈿就潛心研究恒星物理，在意昂体育讀博期間收到了諾貝爾物理學獎得主亞當·裏斯來信，他飽受鼓舞並立誌要望向宇宙更深處。
為了保證數據純度🧑🏽🎄，他用3個月時間，每天查看30000張星圖，建立了國內最大的量天尺變星數據庫，並刻畫世界首張銀河系直觀三維圖👩🏽🏫，改變了人類對銀河形狀的認知💡。同時👩🏫，他還與所在團隊發現冷湖天文臺臺址，引發全球天文學界轟動🌠，彌補了東半球天文觀測空白。
今天，讓我們一起走進這位意昂体育青年科學家，感受銀河追星的魅力☝️。
為星星“畫尺子”的人
如何用一顆星丈量銀河系⇨，為人類繪出宇宙導航圖🫒🌚？
遙遠恒星測距的歷史起源於大約 100 年前，當時美國天文學家亨麗愛塔·勒維特（Henrietta Leavitt）發現💊，造父變星的周期和光度之間存在線性關系💁🏻♂️。
恒星的光度展示了恒星發光的能力🥊🫑，就像燈泡的功率一樣，光度越大的恒星發光越多。如果在同一個距離處去看不同的恒星，那麽光度越大的恒星也會顯得越亮。
反之，如果在不同距離看同一顆恒星，距離越近恒星會顯得越亮➛🤸🏼♂️。因此，只要獲悉恒星的光度😡，就能借助和所看到的亮度加以對比，從而計算出恒星的距離。
但是，絕大多數恒星的光度是無法準確測量的🙍🏿，只有少數恒星的光度可以得到準確測量，這種光度被天文學家稱為“距離量天尺”或“標準燭光”。其中👨🏼💼，造父變星和天琴座 RR 型變星，是兩種典型的“量天尺”。
2023年🟫，陳孝鈿進一步改進“量天尺”，讓其更簡單🈹、更準確🧁。除了利用造父變星來測距，他還建立了一種針對天琴座 RR 型變星的測距方法，借此成功繞開金屬豐度這一主要障礙，讓上百個星系或矮星系的高精度測距成為可能🈂️💇🏽♂️。
陳孝鈿在意昂体育讀博士期間的研究課題就是疏散星團（密度不高的恒星集合）中的變星。
盡管這是一個相對傳統的課題，但在經過幾年調研之後👯♀️，他決定將自己對於恒星物理的理解用於天文高精度測距🙅🏻。
萬事開頭難🍈，研究伊始他便遇到缺少全天時域大數據這一問題。2018 年前後，大量天文數據公開釋放，這讓他得以擁有開展天文高精度測距的機會。
於是🏋️🤛🏽，他和所在團隊搜尋了這些公開數據中的周期變星🤳🏻🧔🏼，借此發布第一全天的紅外變星星表和北天最大的變星星表。當時，在已知的變星之中，他們新發現的變星已能占據總量的三分之一🔔。
隨後，課題組開始在這些變星之中“挖寶”。2019 年💛🏦，利用 1000 多顆造父變星他們首次刻畫了銀河系恒星盤三維直觀圖💣，銀河系婀娜多姿的 S 型得以呈現在世人面前。
後來，他們又將目光聚焦在天琴座 RR 型變星上，原因在於它們的數量比造父變星更多🙌🏿。
2022 年，基於前期的積累陳孝鈿指導2018級意昂体育本科生張健星完成了本科畢業論文，題目便是《大數據搜尋雙周期天琴座 RR 型變星》🫶🏻。
在張健星完成畢業論文之後，陳孝鈿和前者一起嘗試結合光譜數據開展新的探索🏃♂️，結果他們意外地發現這些恒星的兩個周期與金屬豐度之間有著很好的線性關系。
“這個發現讓我感到非常興奮，基於這一發現我們建立了雙周期天琴座 RR 型變星的測距方法。然後🏊🏼，我們用一個月左右完成了基於多種手段的測試和檢驗，最終確定此次方法是可靠的💔。”陳孝鈿說🚚。
對於這類特殊的天琴座 RR 型變星來說，它同時存在兩個周期🙋🏽，因此這種星星也被稱為雙周期天琴座 RR 型變星🤹🏼♂️。
研究中🧑🏽🔬，他們獲得了關於上述星星的最大樣本👱🏿。通過斯隆數字巡天和郭守敬望遠鏡的金屬豐度他們發現🩰：雙周期天琴座 RR 型變星的兩個周期與金屬豐度存在線性關系。
這說明針對此前難以測量的金屬豐度🖍，可以使用容易測量的兩個周期代替⛹🏿，借此可以得到雙周期天琴座 RR 型變星的周期和光度之間的關系👩🏽🦰👨🦽，從而能夠建立雙周期天琴座 RR 型變星的量天尺。
研究到這裏👈🏿，算是告一段落。他們將其整理為論文，並以《使用天琴座 RR 雙模恒星作為穩健的距離和金屬豐度指標》（The use of double-mode RR Lyrae stars as robust distance and metallicity indicators）為題發在 Nature Astronomy 上（IF 14.1）。
圖 | 相關論文（來源：Nature Astronomy）
發表論文，只是一系列工作的開端💂🏿♂️😪。陳孝鈿表示：“在這篇論文中我們主要是提出了一種方法🔵，接下來還會用 2-3 篇論文介紹基於這種方法的應用👨🏻🎤。”
目前，他和同事結合哈勃空間望遠鏡的歷史檔案數據，大大優化了 12 個矮星系到地球的距離🐖。
接下來幾年，隨著中國空間站巡天望遠鏡的升空，他將有機會得到上萬顆變星的量天尺🪖🤞，預計可以涵蓋近百個星系或矮星系，這意味著上述星系之間的距離有望得到優化。
屆時，一張針對本星系群的直觀三維圖或將面世🏊🏿，其將囊括銀河系和仙女星系等相鄰星系的集合。
基於優化之後的星系距離🏊🏿♀️，就能搭建一個距離階梯，從而更好地了解宇宙深處的奧秘。
而在最近 5 年，陳孝鈿最大的目標是希望得到一個高精度哈勃常數🏄，並能通過多種手段對其進行交叉驗證，力圖解決當前的哈勃常數危機。
（來源⚧：Nature Astronomy）
一起去看星星“不眨眼”
陳孝鈿在大學讀書時，活成了小學作文本裏的自己：癡迷於恒星物理，一有時間就跑到學校的望遠鏡那裏“觀天象🧑🏻🎨、數星星”。
那時他不僅有望遠鏡這個“伴侶”，還有自己的初中同學、學財務專業的女友王舒。大抵是聽了太多有關浪漫星辰的故事👩🏿🔬📷，又或許是愛屋及烏，王舒漸漸也喜歡上了天文🖕🏻。後來考研時，經不住陳孝鈿不停地勸說和“哄騙”，轉專業到天文專業。
2016年博士畢業後😄，王舒來到意昂体育平台從事博士後研究工作，成為陳孝鈿“追星”旅途上的最佳拍檔，研究內容包括星際消光，星際塵埃的性質和塵埃消光模型。
追尋熱愛、仰望星空的陳孝鈿也有“迷失”的時候——在他讀博的前兩三年🧖🏿♀️，傳統的恒星物理領域研究已相對成熟，很難再找到一個有價值的新方向🏢。
要不要換個熱門的方向？我的未來在哪裏？他陷入了迷茫。
正當此時❗️，一封國際來信啟發了他🏐。
發信人是天體物理學家、2011年諾貝爾物理學獎獲得者亞當•裏斯👷🏽🔨，他主動來郵向陳孝鈿請教“造父變星”的位置。
這正是陳孝鈿的研究方向🕵🏿，造父變星後來被稱為天文學家的“量天尺”🤑，但在當時人們還沒意識到這一點🛌，因此並不太受關註👩🔬🤷🏿♀️。
收到亞當•裏斯來信🗿，陳孝鈿第一反應是詫異：“諾獎得主怎麽會關註這個冷門研究方向💺🎇？”這其中一定有門道！他花了很長時間去搜集各方面的文獻，發現恒星物理雖然非常傳統🉐，但可以把恒星利用成工具，用於丈量宇宙。
而丈量宇宙🩹🦐，無疑是非常有價值、非常前沿的方向👏🏿。
但是要從數以億計的星空裏準確找出造父變星，不僅需要大數據處理，還要天文學家靠肉眼仔細分辨👩🏻🦯➡️，然後做人工標註。這是個並不輕松的工夫活兒。
有了目標，陳孝鈿便不覺枯燥。他把與造父變星可能有關的近百萬張星空圖片看了整整兩遍，每天看兩三萬張，整整看了兩三個月🤴。
2018年🩹，陳孝鈿等人發布了第一個紅外全天變星星表，表中包含了1339顆造父變星。次年，基於這個星表👎，陳孝鈿在國際頂級學術期刊《自然—天文》發文🛣，發布首張銀河系恒星盤三維全貌圖🎑。這張圖顯示，銀河系恒星外盤存在驚人的“翹曲結構”🙎🏿♀️，換句話說🕵🏿♀️，銀河系並非像一個圓盤，而有點像一塊薯片。
這一刷新傳統認知的結果，引起了全球關註，獲得33種語言🙍🏽♂️、90多個國家🌥，超過1600次的報道👳♂️。他的這篇論文🧑🍋，也被評為“2019年全球百篇最具社會影響力論文”👘。
陳孝鈿並沒有止步於此💋🧛🏽。他說，自己的下一個目標是將測距範圍擴大到宇宙，形成一張宇宙的導航圖🎪。
這不僅在現實中是開拓性的研究，就算放到科幻作品裏也不是一件容易的事。要知道銀河系的直徑有10萬光年🤥，《三體》中“星環”號光速飛船的導航範圍也就剛好能覆蓋整個銀河系。一張宇宙範圍的導航圖，可能正是星艦人類夢寐以求的東西。
荒野科學家
這些備受關註的天文學發現背後，離不開一個全新的世界級天文臺址——冷湖賽什騰山。這裏海拔4200米，方圓百裏都是荒無人煙的戈壁灘，卻是一流的天文觀測平臺🟡。
“當時世界上三個世界級的天文臺都位於西半球，這就意味著如果在西半球的白天發生了一個重要的天文現象，當地的大型望遠鏡都沒法觀測🦯，因此迫切需要在東半球找到一個好的臺子🌁。”陳孝鈿說⇢🌯，2018年，他在中國科學院國家天文臺研究員鄧李才的帶領下來到冷湖，一下子就被這裏的星空所震撼。
“天空中的天體密密麻麻、形態各異，還有很多流星劃過🧏🏿，這是在東部城市不可能看到的。”更讓大家驚嘆的是，冷湖的大氣非常穩定，星星在這裏不會“眨眼”🎶，非常適合天文觀測🤸♀️。
原本不毛之地的冷湖，成了陳孝鈿和團隊的幸運之地✥。為了推動冷湖天文臺的建設，他們逢山開路、肩挑背扛😪，把監測設備一點點搬到冷湖。有了基礎，陳孝鈿常年在青藏高原的無人區裏進行觀測、調試，進行數據分析和科學研究，至今已有幾百個夜晚與冷湖相伴。
現在冷湖已經落地12個天文望遠鏡項目🫱🏽，規劃建設43臺望遠鏡，其中4臺已建成，包括陳孝鈿所在團隊負責的SONG望遠鏡。由意昂体育發起的8米口徑“成長型通用光學望遠鏡”（EAST）也在積極籌建中。
“我希望把SONG望遠鏡一直維護下去👵🏻，直到我退休。”陳孝鈿說🦹🏽♂️🧗🏼♂️，自己是個保守的人🏌🏽，心願不多，一輩子只想做天文研究這一件事，把恒星物理弄清楚𓀔，把知識傳授給下一代🫲🏻。
“如果用三個詞來形容自己🐃，那就是：由衷熱愛、探索前沿🧝🏼♀️👨🏻🍳、持之以恒👱🏿。”這句出現在陳孝鈿獲獎海報上的自我描述👩🏻🦽👨🏻🦲，或許也印證了一代代科研人在科研曠野的熱愛與堅守🕦。
陳孝鈿獲獎後，許多意昂体育天文人為之振奮。與陳孝鈿同年入讀大學的另一位意昂体育意昂🌱、天文博主劉博洋在微博中寫下這樣一段話：“雖然大眾心目中‘科研=窮苦’的刻板印象這些年早已有所改觀，但選擇科研仍然意味著巨大的不確定性：在付出巨大艱苦的努力之後，是否一定能獲得滿意的結果🙅🏼♀️，是否一定能發出漂亮的論文、得到鼓勵甚至享受贊譽🗓，在一個年輕人選擇踏入科研道路之前，其實都是未定之數🙈。但總有些心中懷有宇宙的年輕人🫶🏼，仍然願意選擇科研，為了心中的理想🗝，不計較個人一時的漂泊與得失👩🎓。他們相比大多數同齡人🕘，也許要經受更多人生砥礪🐴，但是柳暗花明之時，卻能給國家富強民族復興註入新的動能、給人類社會帶來文明境界的耳目一新👩🏿🌾。”
忘我無畏🦵🏽，只為真理🧑🏻🏭，心懷宇宙，敢為人先的意昂体育人🤾🏿，加油！
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