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在星海间追寻“宇宙量天尺”

——访九三学社社员、中国科学院云南天文台研究员孟祥存

2025年10月11日

■ 本报记者 张音笛 张莹莹 通讯员 广耀颖

在中国科学院云南天文台观测站,巨大的观测穹顶缓缓开启。九三学社社员、中国科学院首批特聘研究员孟祥存教授站在望远镜旁,指尖划过屏幕上的光点介绍道:“看,那就是我们丈量宇宙的‘尺子’。”

孟祥存所说的“尺子”,是宇宙中最剧烈的爆炸之一,即Ia型超新星。正是这把“宇宙量天尺”,让人类认识到宇宙在加速膨胀,了解到暗能量的存在。而孟祥存二十多年的科研生涯,一直书写着与这把“尺子”息息相关的故事。

图书里的天文梦

孟祥存的天文梦,始于一本仅售五分钱的薄册子。

“小学五年级的时候,我在图书馆整理图书,看到一本名为《天文望远镜》的书,觉得很有趣,就借出来了。”孟祥存回忆说。书中关于天体运行的描述,像一束光照进他这个从未接触过天文学知识的少年心里。他记得书中提到“傅科摆摆动会发生变化”,便找来小球用线悬挂旋转,反复试验,始终无法理解其中的原理。“那种未知感太强烈了。”他笑着说,当时他就暗下决心,将来一定要搞明白其中的奥秘。

中学时,老师告诉他,要学天文学,得先学物理学,他便一头扎进物理学的世界。大学填报志愿时,物理系成为他第一选择。大学毕业时,一个保送至中国科学院云南天文台的名额,将他的人生轨迹与浩渺星空紧紧相连。

“从想做天文学家到真的成为天文学家,将兴趣作为自己的职业,我是幸运的。”灯光下,孟祥存的眼镜反射着屏幕的微光,笑容里有种夙愿得偿的纯粹。这份幸运背后,是十年如一日的坚守。就像他当年反复转动小球那般,对科学的探索从未停歇。

解码超新星奥秘

Ia型超新星被科学家称为“宇宙标准烛光”,它们的亮度变化能帮助人类测量星系距离,甚至揭示宇宙加速膨胀的奥秘。

Ia型超新星为何能成为丈量宇宙深空的标尺?孟祥存打了个生动的比方:“就像生活中一个100瓦的灯泡,无论放近放远,实际功率不变,只是看起来亮度不同。我们既知道它的实际亮度(绝对亮度),又看到它有多亮(视亮度),就能算出距离。Ia型超新星就是宇宙中这样的‘标准烛光’。”

这把“尺子”虽至关重要,其形成机制却迷雾重重。孟祥存的核心工作,正是探究其源头——白矮星如何在双星系统中“长大”直至爆发。

“好比一个刚出生的碳氧白矮星,质量和个头都很小。想爆炸,就得‘长大’。”孟祥存介绍说,在传统理论中,白矮星通过吸积伴星物质实现质量增长,但主流模型预言的超新星诞生率极低,且与诸多观测数据存在矛盾。

带着质疑,孟祥存带领团队另辟蹊径,构建了与物理图景全然不同的“共有包层星风模型”。

孟祥存说,最新的很多观测结果都与模型预测符合。更令人振奋的是,他的研究揭示了金属丰度对恒星演化的影响。“就像不同地区的土壤会长出不同作物,星系中元素含量的差异,会导致超新星呈现不同亮度特征。”孟祥存介绍说,这一发现被写入《超新星手册》等权威专著,成为解释宇宙膨胀差异的关键理论之一。

做一名“科普播种人”

“九三学社是一个科研人的政治团体,我觉得非常适合我。”2018年,孟祥存加入九三学社。在参加九三学社组织的培训中,他找到了另一条服务社会的路径——科普。“向社会大众进行科学普及,让更多人理解基础研究的意义,这也是在参与社会建设。”孟祥存说。

“在一次座谈交流中,我提出要在广大中小学生心中种下科研的种子。”孟祥存说,依托九三学社、云南省天文学会、省科协等平台,他的科普足迹遍及省内外中小学。

“做天文不需要你多聪明,但需要你足够的努力。”孟祥存说,天文研究往往需要“十年磨一剑”,观测数据可能要积累数年,模型计算动辄数月,有时候一个公式推导错了,就得从头再来,这时候拼的不是智力,是毅力。

尽管现实挑战重重,孟祥存对星空的赤诚从未黯淡。他呼吁更多人投身天文事业。“宇宙这么大,我们能做的还有很多。”孟祥存说。

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