【發現】

獨創方式方法，站在前人的研究成果上看得更遠

疏散星團的發現，通過普通天文望遠鏡還不能完全實現。何治宏與中科院上海天文臺研究人員合作，主要利用了歐洲航天局Gaia（蓋亞）天體測量衛星的觀測數據。但Gaia衛星擁有十多億顆恒星的天體測量數據，如何在浩瀚的數據海洋中剔除“噪聲”，找到可能的星團，同時對每個星團與理論計算進行對比，從而確定星團的物理特性？“海量的數據需要強大的計算能力和高效的算法。”何治宏明白這對他和研究團隊來說是一個挑戰。

何治宏注意到，西班牙巴塞羅那大學的研究團隊，曾選擇運用一種叫做“DBSCAN”（無監督機器學習）的聚類算法，找到了很多星團。于是，他借鑒了歐洲同行的研究方法。“這一算法利用了數據空間的距離密度分層，比如星團的數據密度大，單個的流浪恒星（也叫場星）的數據密度小，我們把位置和運動空間中密度最高的恒星集群挑出來，由此可以發現新的星團。”何治宏介紹說。

而此算法的關鍵在于聚類參數如何獲取。為此，何治宏獨立創制了一套新的參數計算方法與搜尋方式，設計了一套星團物理量擬合運算流程，編寫了整套計算代碼，并使用了北京超算的計算設備解決了硬件需求。

2020年年初，在老家四川閬中的何治宏用自己的電腦聯網北京超算的計算設備，最終發現了首批約1000個新星團候選體，其中74個新星團于2021年公布并獲得國際國內同領域研究人員認可。隨后，上海天文臺的合作者們利用新算法對新發現的星團進行驗證，重新獲得了541個新星團的準確成員星信息，并經過交叉驗證得到了最終結果。

《天體物理學報增刊》（JCR一區，影響因子8.1）文章：“利用Gaia DR2/EDR3在銀盤上發現的新疏散星團候選體”

新發現的背后，何治宏歷經了“從0到1”的困難，花費了大量時間摸索和試錯。同時，他是站在前人的研究成果上去看得更遠，借鑒算法、參考文獻、利用超算，也在與國內外前輩的溝通中獲得幫助。“這些因素都缺一不可。”何治宏告訴紅星新聞記者，“每一個新發現的星團嚴格來說屬于候選體，需要今后許多工作跟進研究，我們團隊也會繼續努力。”

【命名】

首次以中國高校及科研院所名字命名編號大樣本的天體星表

根據國際慣例，星團的發現者或使用者需對新星團進行命名編號，將它與別的天體區分開來，并按首次編號沿用下去。“541個新疏散星團的命名編號為‘CWNU1-CWNU541’，沿用了目前國際上規模較大的‘UBC星團（巴塞羅那大學）’‘UFMG（米納斯吉拉斯聯邦大學）星團’等的命名方式，前者到目前為止已編錄1200余個新星團。”何治宏表示。據悉，“CWNU星團表”也是國際上首次以中國高校及科研院所名字命名編號大樣本的天體星表。

“‘CWNU’這個命名是因為我每天經過西華師大華鳳校區迎曦湖畔，湖畔有‘I?CWNU’的標識而觸發的靈感。我喜歡這所我工作的學校，也喜歡這里的天文研究團隊和科研氛圍。”何治宏笑著說。他還告訴紅星新聞記者，之所以選擇回到四川工作，因為他是四川閬中人，并且西華師大天文系有不錯的研究氛圍，鼓勵年輕老師獨立科研。

據悉，西華師大天文系是川渝唯一擁有天文學本科、碩士貫通人才培養單位，學校天文研究團隊主要集中于致密天體、黑洞、銀河系結構、星系宇宙學、銀河系特殊恒星及其星族、疏散星團、系外行星、天文臺址選址等領域，開展前沿課題研究。

近年來，該校天文研究團隊在《Nature》《Nature Astronomy》等期刊發表論文100余篇。在黑洞研究領域，對愛因斯坦場精確解達到國際領先水平，給出了首個以中國學者命名的重要黑洞精確解-吳黑洞(Wu black hole)。在銀河系結構和演化領域，深入開展銀河系子結構的搜索和認證，兩項成果入選中國科學院重大設施平臺亮點工作，一項成果入選2021年度“中國深空探測十大重要進展”。

在天文選址領域，發現了世界級天文光學觀測基地——青海冷湖基地，相關成果發表于《Nature》主刊，并入選2021年度“中國深空探測十大重要進展”。

在熱亞矮星領域，基于國家大科學裝置LAMOST揭示熱亞矮星起源，兩項成果入選中國科學院重大設施平臺亮點工作，受邀為國際熱亞矮星SDOB9.5大會做第一個大會特邀報告。學校天文研究團隊曾獲四川省五四獎章集體、四川省高校科研創新團隊及四川省青年科技創新團隊等稱號。

【意義】

拓寬視野，希望若干年后對人類有實際用處

1970年，一名贊比亞修女致信NASA航行中心科學副總監史都林格博士問，目前地球上還有這么多小孩子吃不上飯，怎么能舍得為遠在火星的項目花費數十億美元？史都林格很快給修女回了信，同時還附帶了一張阿波羅8號在環月軌道上拍攝的題為“升起的地球”的照片。信中提到：“通往火星的航行并不能直接提供食物解決饑荒問題。然而，它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外，這將產生數倍于原始花費的收益。”

這也是何治宏的愿望。“這項研究不會對我們的生活產生實際的影響，也不提高生產力，更多的是我們發自內心的沖動——更多地知道我們身處于什么樣的空間。”他表示，希望自己的研究在若干年后，對人類有實際用處；還希望一代又一代的天文人不斷探索，繼續拓寬人類的視野。

而在純科研的意義上，這項研究正在發揮能量。

測量天體的年齡是天文學上的一個挑戰，而星團研究為天文學家打開了一扇測量天體年齡的窗口。“如果把銀河比作母親，星云就是銀河母親的‘子宮’，恒星就是她的孩子，星團則是具有相似基因與年齡的多胞胎兄弟姐妹——恒星聚集體，這些恒星通過彼此間的引力作用聚集在一起。”何治宏說，“同一星團中的恒星出生時的最大差異就是體重不一樣，重的恒星壽命短，輕的恒星壽命長，體重輕的發出暗弱紅光，中等體重的像太陽一樣，而最重的那些恒星有著耀眼的藍色光芒。”天文學家將整個星團的恒星排列在顏色和亮度平面圖（天文學稱為赫羅圖）中，并與計算模擬的不同年齡星團赫羅圖進行直接比較，從而得出星團年齡。

“疏散星團是對銀河系結構與演化進行示蹤的重要天體。”西華師大銀河系特殊恒星和星族團隊負責人羅楊平教授介紹，根據居住地不同，星團可分為疏散星團和球狀星團，其中疏散星團主要出生在銀河系盤，不同年齡的星團代表不同時期銀河系盤形成的歷史遺跡，天文學家研究不同年齡星團就如同考古一樣認識整個銀河系盤的形成歷史。

“該研究樣本證實了銀河系金屬豐度梯度等齡線理論擬合與光譜觀測值相符，同時為銀河系結構和恒星演化研究提供了大量觀測樣本支撐。”西華師大物理與天文學院院長蔣青權表示，CWNU星團線上發布后，第一時間收到了星團研究專家、巴塞羅那大學Castro-Ginard博士的祝賀，美國物理新聞網也作了題為“中國天文學家發現超過500個新疏散星團候選體”的詳細報道。