郑兴武：我用一生“绘”银河

"郑老师的传世之作."

4月1日，中国科学院国家天文台射电天文学研究部首席科学家李殊在《朋友圈》中抛出了这一行文字。

与这一行文字匹配的图片是最新一期《科学美国人》的封面。在封面上，银河系最精确的结构图已经揭开，清楚地表明银河系是一个有四个旋臂的棒状螺旋星系。

这项研究彻底解决了银河系中有多少旋臂这个长期悬而未决的重大科学问题。

本期的封面文章是南京大学天文与空间科学学院教授郑和美国科学院院士、哈佛-史密森纳天体物理中心高级天文学家马克·里德合著的《口中的郑老师——银河系新地平线》。

这一重要进展的宣布意味着贝塞尔国际重大科学项目的成功结束，该项目历时17年，涉及8个国家的22人。明年将满80岁的郑·一生都在研究甚大规模集成电路技术，因此他的工作圆满结束。

不知道银河系的真实面貌仅仅是因为在这个“部门”

在清楚地了解地球和太阳系之后，人类一直想知道银河系是什么样子的，但是收效甚微。它的内部结构从来都不清楚。可以说，“我不知道银河系的真实面貌，只是因为我在这个部门”。

早在1785年，英国著名天文学家威廉·赫歇尔就开始试图通过恒星统计的方法来研究银河系的结构。

从那以后，许多天文学家遵循赫歇尔的路线，使用更大的光学望远镜来测量银河系中更多恒星的位置和距离。

现代射电和红外天文学的发展为进一步探索银河系的结构打开了一扇新的大门。

1982年，郑作为交换生在哈佛-史密森尼天体物理中心学习了两年半。他用很长的基线干涉测量法研究天体测量学。在接下来的几十年里，他十几次回访哈佛-史密森尼天体物理中心。这种观察方法伴随了他一生的科学研究。

随后，中国科学院紫金山天文台的徐晔、李晶晶、上海天文台的、国家授时中心的吴、南京大学天文与空间科学学院的博士等科研人员也加入了该团队。

“这种方法是通过测量银河系中许多非常明亮的射电源来绘制银河系的结构。例如，如果你想画一座房子，如果你测量每个屋檐之间的距离，你可以画出房子的骨架。”郑对说道。

早在1988年，郑就在国内《天文进展》杂志上发表了一篇题为《用甚长基线干涉测量水脉冲源距离》的文章。

文章引言中有一句话:VLBI的高分辨率和高精度天文定位将使天体测量学和大地测量学面临一次飞跃。

后来，他把自己的想法告诉了里德和德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的教授卡尔·门登，这引起了他们的极大兴趣。

1993年，郑和他的学生在荷兰天文学杂志《天体物理学和空间科学》上发表了一篇文章，文章明确指出，通过测量水脉泽的距离可以绘制出银河系的结构。

从2003年到2005年，郑、徐晔、里德和门登首次用甚长基线干涉法成功地测量了距离我们6430光年的巨大恒星形成区W3OH中甲醇脉泽源的三角视差和自运动。这是在如此遥远的天体上进行的最精确的距离测量。这项工作表明了直接测量银河系旋臂结构和运动的可行性。

后来，他们向美国相关科研机构提交了“贝塞尔”计划的申请报告。

郑的团队于2006年1月在《科学》杂志的封面上发表了这一成果，这是导致“贝塞尔”计划的开创性工作。

“贝塞尔”科学计划17年

2009年，郑、等人出席了在德国波恩举行的国际会议。参加会议的团队成员在同一年发表了六篇系列文章，这是“贝塞尔”计划的开创性工作，在世界范围内引起了巨大反响。在这次会议上，“贝塞尔”科学计划宣布启动。它的全名是“银河棒和旋转臂结构的传统天空测量计划”，英文缩写为贝塞尔。

F w .贝塞尔是德国著名的数学家和天文学家。他在天文学领域的重要贡献之一是首次测量了恒星的视差。这个项目的主要工作是测量视差，所以它以贝塞尔的名字命名。

来自包括美国(3)、德国(3)、中国(6)、意大利(3)和荷兰(3)在内的八个国家的二十二名天文学家参加了这一重大科学项目。

贝塞尔计划在美国获得超长基线干涉阵列(VLBA)的5000小时的特殊观测时间，成为美国国家无线电天文台的一个主要项目。

郑说，5000小时的观测至少要花费1亿美元。

VLBA是一个望远镜阵列，由10个口径几乎相同的25米射电望远镜组成。两台望远镜之间的距离最多可达8600公里。

“这些望远镜同时观察同一个目标。通过使用特殊的数据处理方法，它们的空间分辨率类似于直径为8600公里的巨型望远镜，因此它们可以看到非常遥远的天体。”张博说。

经过10年的努力，研究小组取得了丰硕的成果。

2019年11月10日，研究小组在天文杂志《天体物理学》上发表了一篇总结论文。

研究小组测量了银盘上163个大质量恒星形成区的脉泽源的距离和自运动，结合其他国际团体测量的37个脉泽源，获得了银河系近200个大质量恒星形成区的距离和自运动。

银盘上这些巨大的恒星形成区域的分布清楚地描绘了四个主要的螺旋臂，即英仙座臂、人马座臂、方臂和盾形臂。银河系是一个普通的星系，也是一个拥有对称美丽旋臂的星系。

我们居住的太阳系不是在四个主臂上，而是非常靠近一个独立于四个主臂的本地臂。太阳距离银河系中心26，000光年，大约需要2.12亿年才能绕轨道运行。太阳几乎在银板块的中心平面上，它与中心平面的垂直距离约为20光年，比之前估计的82光年要小。

中国团队由六名天文学家组成，他们在15年内获得了四项国家自然科学基金的资助。

中国队为“贝塞尔”计划做出了重要贡献。截至2019年底，中国天文学家已经观测和分析了贝塞尔计划中163个目标脉泽源中的85个。贝塞尔在国际著名天文学和天体物理学杂志上发表了35篇论文，其中16篇由中国天文学家发表。

一个人一生中能最大限度地完成一件事是好事。

“我第一次在朋友圈子里祝贺是因为他们用最先进的手段完成了一项非常基础和重要的工作。”李殊说。在他们的国际合作小组中，郑老师做了开拓性、基础性和先导性的工作。

自2001年认识郑以来，一直认为郑是一位典型的非常优雅的南方知识分子。“他是实验科学家的优秀榜样。如果一项研究工作需要深入或创新，那么它必须准备牺牲定量产出(文章)，成为一种忍受孤独的非主流心理准备。”

南京大学天文与空间科学学院院长李向东在接受《中国科学日报》采访时表示，郑的成功有赖于十多年的不懈努力。同时，提出创造性的想法和观点也是非常重要的。它们充分发挥了无线电干扰技术在天体测量中的有效性，实现了研究方法与科学目标的完美结合。更重要的是，通过参与“贝塞尔”计划，郑老师培养了一批具有国际竞争力的射电天文学家。

“有了这样一个团队，中国的超大规模集成电路研究在世界上占有一席之地。”李向东说。

事实上，当谈到贝塞尔项目的成功结束时，郑最欣慰的是年轻的天文学家通过参加国际合作项目得到了良好的培训，“他们已经在国际甚长基线天体测量部处于领先地位”

然而，当贝塞尔中国队的年轻人提到郑的时候，他们充满了感情。

"郑老师为人诚实热情，特别关心年轻一代."吴说:“年轻人承受着巨大的科研压力。我非常感谢像郑先生这样的长者长期以来的鼓励、支持和肯定。”

2005年前后认识了郑。2007年，他从上海天文台来到南京大学学习如何处理观测数据。“可以说，郑老师教会了我如何处理数据以及如何编写观察应用程序。在生活方面，郑老师也很关心我。他和他妈妈经常邀请我去他家吃饭。在与人打交道时，他总是教我要真诚、谦虚和谨慎。”

张博在南京大学和刑铮一起度过了将近两年半的时光。之后，郑推荐他到德国马普射电天文学研究所做博士后，参加“贝塞尔”项目。

张博说，郑经常对自己说:“研究天文学的人更清楚地知道宇宙太大，人真的很小，所以很多事情不必太担心。”此外，他还经常说，工作需要集中注意力，能够最大限度地做某事是件好事。