银河系结构图 图片来源:“贝塞尔”科学计划项目组

■本报记者 崔雪芹

4月最新一期《科学美国人》的封面是迄今最精确的银河系结构图，它清晰地展示了银河系是一个具有4条旋臂的棒旋星系。这一研究彻底解决了银河系究竟有几条旋臂这个天文学中悬而未决的重大科学问题。

这期的封面文章是南京大学天文与空间科学学院教授郑兴武与美国哈佛—史密森天体物理中心资深天文学家、美国科学院院士马克·里德合写的《银河系新视野》。

这一重要进展的宣布，意味着历时17年、8个国家共22人参与的“贝塞尔”国际重大科学计划顺利完结。而对明年将满80岁、与甚长基线干涉（VLBI）技术打了一辈子交道的郑兴武而言，他的工作也因此画上一个圆满的句号。

不识银河真面目

人类了解了地球和太阳系以后，一直想探知银河系的模样，却收获甚微。

现代射电和红外天文学的发展打开了深入探索银河系结构的一扇新的大门。1982年，郑兴武作为交换生到哈佛—史密森天体物理中心学习，学的就是用VLBI方法进行天体测量，后来这种观测方法伴随他一生的科研。

随后，中科院紫金山天文台研究员徐烨和李晶晶、中科院上海天文台研究员张波、中科院国家授时中心研究员吴元伟、南京大学天文与空间科学学院博士胡波等也先后加入这支队伍。

“这种方法是通过测量银河系中很多很亮的射电源，把银河系的结构画出来。譬如要画一个房子，如果把每个屋檐距离测量出来，就可以把房子的骨架画出来。”郑兴武说。

早在1988年，郑兴武就在国内期刊《天文学进展》上发表了题为《用VLBI测定水脉泽源的距离》的文章。文章的引言中有一句话：VLBI高分辨率和高精密天体定位将使天体测量学和大地测量学面临一次飞跃。

随后，他将自己的想法告诉里德和德国马普学会射电天文研究所教授卡尔·门滕，引起他们的极大兴趣。

1993年，郑兴武与学生发表于《天体物理和空间科学》的文章更是明确了可以用水脉泽距离的测量勾绘出银河系结构。

2003~2005年，郑兴武、徐烨联合里德、门滕利用VLBI技术，首次成功精确测量了距离地球6430光年的英仙臂大质量恒星形成区W3OH中甲醇脉泽源的三角视差和自行，这是有史以来对如此遥远的天体进行的精度最高的距离测量。这项工作预示了直接测量银河系旋臂结构和运动的可行性。该成果由郑兴武团队在2006 年1月以封面论文在《科学》上发表，这是促成“贝塞尔”科学计划的开创性工作。

“贝塞尔”科学计划17载

2009年，郑兴武和张波等人参加了在德国波恩召开的一个国际会议，参与这次会议的团队成员同年发表了6篇系列文章，是“贝塞尔”科学计划的先导性工作，在国际上引起很大的反响。在这次会议上，“贝塞尔”科学计划宣布启动，其全称是“银河系棒和旋臂结构遗产性巡天计划”，英文简称为 BeSSeL。

来自美国、德国、中国、意大利、荷兰等8个国家的22位天文学家参与了这个重大科学计划。“贝塞尔”科学计划破例获得美国甚长基线干涉阵（VLBA）5000小时的观测时间，成为美国国立射电天文台的重大项目。

VLBA是一个望远镜阵列，由10台几乎一模一样的口径为25米的射电望远镜组成，两台望远镜之间的距离，最长可以达到8600公里。“这些望远镜同时观测同一目标，通过采用特殊的数据处理方法，其空间分辨本领类似于一个口径为8600公里的巨型望远镜，因此可以看清非常遥远的天体。”张波表示。

经过10年努力，研究团队取得累累硕果。2019年11月10日，研究团队在《天体物理学报》上发表了一篇总结性的论文。

研究团队测量了银盘上163个大质量恒星形成区中脉泽源的距离和自行，结合国际上其他团组测量的37个脉泽源，共获得了银河系中近200个大质量恒星形成区的距离和自行。这些大质量恒星形成区在银盘上的分布清晰地勾画出4条主旋臂，它们分别是英仙臂、人马—船底臂、矩尺臂和盾牌—半人马臂。

太阳系不在4条主旋臂上，而是非常接近独立于这4条主旋臂的一条本地臂上。太阳离银河系中心距离为26000光年，绕行一周大约要2.12亿年。太阳几乎在银盘的中心平面上，距中心面垂直距离约为20光年，比以前的估计值82光年要小。

中国团队由6位天文学者组成，他们在“贝塞尔”科学计划中作出了重要贡献。到2019年底，在163个目标脉泽源中，中国的天文学家观测分析了其中85个源。“贝塞尔”科学计划在国际知名的天文和天体物理刊物上发表了35篇论文，其中，中国天文学家发表了16篇论文。

一生能把一件事做到极致就很好

“郑老师他们用最先进的手段，做了一个非常基础性、非常重要的工作。”中科院国家天文台射电天文研究部首席科学家李菂说。

南京大学天文与空间科学学院院长李向东告诉《中国科学报》，郑兴武的工作之所以成功，关键在于十几年的坚持不懈，同时提出创造性的思想和观点也非常重要，他们充分发挥射电干涉技术在天体测量中的效能，实现了研究手段与科学目标的完美结合。更重要的是，通过参与“贝塞尔”科学计划，郑兴武培养了一批能够参与国际竞争的射电天文学家。“有了这么一支队伍，中国的VLBI研究在国际上就占据了一席之地。”李向东说。

的确，谈及“贝塞尔”科学计划，最令郑兴武欣慰的是，通过参与国际合作项目，年轻的天文学家得到良好培养，“他们已经走在国际甚长基线天体测量学科的最前列”。

而中国团队里的年轻人，提起郑兴武都是充满深情。“郑老师为人正直、热情，特别关心后辈。”吴元伟说，“年轻人做科研，压力其实是很大的，很感激有郑老师这样的长辈长期鼓励、支持和肯定。”