从“星系动物园”到“宇宙果蔬园”

说到星系分类，最有趣的应该是天文学中一次规模浩大的公众星空普查活动——星系动物园项目，这是一个把星空交给大众的项目。而星系动物园的故事，还得从一个天文物理专业研究生疲惫不堪的下午讲起。

发动大众为星系分类

2007年7月一个周五的下午，当时还是英国牛津大学研究生的凯文·沙文斯基一张一张看着美国斯隆数字巡天计划项目（SDSS）拍摄的星系图片，看完5万张图片需要花费整整一周时间，眼睛、肩颈的酸痛使他不得不按下暂停键。凯文的任务是人工完成95万张星系图像的分类，根据形态把它们划分为椭圆星系、旋涡星系等不同类型，并从中挑选出科学家感兴趣的样本，以便进行后续的科学研究。然而，这样的图片还有90万张！

凯文和天文学家克里斯·林托特想到了“把星空交给大众”——发动公众对SDSS的百万张星系图片进行分类。星系动物园项目就这样诞生了。

几天时间内，几万名志愿者注册报名。他们不需要拥有专业的天文学知识，只需要由专业人士进行简单的培训，根据星系呈现的形态，从影像中判定是椭圆星系还是旋涡星系，如果是旋涡星系，就再判定它们是顺时针方向旋转还是逆时针方向旋转即可。

第一阶段的星系动物园项目，在近十万名志愿者的积极参与下，不到半年的时间就完成了95万个星系的分类，而且平均每个星系被分类判断了38次。在分类过程中，志愿者发现了一组亮绿色的奇特星系，这些星系的形态极其致密，看上去像颗豌豆，很难被归类为已知的星系类型，因此这些星系被命名为“绿豌豆星系”。95万张星系图片中，只有251个这种星系。

从科学上讲，绿豌豆星系强烈的发射线使其在伪彩图上呈现出明亮的绿色，这也意味着这些星系内正在形成新的恒星。绿豌豆星系大约在距离我们15亿到50亿光年的位置上，体积不足银河系的十分之一，质量不到银河系的百分之一，但是却在以10倍于银河系的速度形成恒星，有着近邻宇宙最高的恒星形成率，能在几亿年的时间内质量翻倍。绿豌豆星系在早期宇宙中十分常见，对其展开研究能为我们掌握早期宇宙恒星是如何形成以及星系是如何演化的提供新的研究窗口。

绿豌豆星系只是个开始

星系动物园项目中发现的绿豌豆星系个头小，亮度暗，形态极其致密，非常难以观测。在观测数据生成的图像上，和绿豌豆星系类似的致密星系会呈现出不同的颜色和形态，天文学家沿用了之前绿豌豆星际的名字由来，对这类特殊的致密星系进行命名。于是，如同晶莹紫球的致密星系被称为“紫葡萄星系”，像蓝色小浆果的致密星系被称为“蓝莓星系”……五彩斑斓的致密星系，组成了一个“宇宙果蔬园”。

就在近期，中国科学院国家天文台博士生刘思琦、罗阿理研究员，中国科学技术大学王俊贤教授及上海天文台沈世银研究员等人利用我国大型光谱巡天项目——郭守敬望远镜（LAMOST）的光谱数据，发现了1547个致密星系，其中1417个为最新发现的，包括739个绿豌豆星系、270个蓝莓星系和388个紫葡萄星系，这是迄今为止一次性新发现致密星系数量最多的研究工作。

这批致密星系的质量范围大约在31万到100亿倍太阳质量之间，距离地球最远的为90亿光年，最近的大概十几亿光年。

这些星系之所以呈现出不同的颜色，其实和它们与地球之间的距离有关。蓝莓星系最近，绿豌豆星系较远；紫葡萄星系有两类，一类到地球的距离位于蓝莓星系和绿豌豆星系之间，另一类到地球的距离比绿豌豆星系更远。科学原理上，这些致密星系呈现出不同颜色，是由于红移导致星系强烈的辐射特征出现在不同的颜色波段。

LAMOST的此次发现，为天文学家提供了通过研究近邻星系来了解宇宙早期星系演化的宝贵大样本，还会衍生出很多其他科学研究，比如可以进一步对这些星系进行射电波段的观测，来研究是什么机制推动它们具有如此高的恒星形成率，以及这种星系内的恒星形成活动到底能持续多长时间等。另外，这些新发现的星系还有一些独有的特性，它们的气体中除了氢、氦元素外，其他更重的元素含量极低。而且它们并不是那么喜欢“群居”，而是“独善其身”地分散在宇宙的星际空间中。

随着LAMOST巡天的继续开展，相信更多的绿豌豆星系、蓝莓星系及紫葡萄星系将会陆续被发现，为认识早期宇宙的星系形成与演化带来更多可能性。（李 双 刘思琦）