天體追尋記——記中國科學院上海天文臺研究員郝蕾

本刊記者　張笑笑

天體追尋記——記中國科學院上海天文臺研究員郝蕾

本刊記者張笑笑

2014年年底，30米口徑望遠鏡研制計劃一發(fā)布，就吸引了全世界的目光。據(jù)悉，它是21世紀地基巨型光學—紅外天文觀測設備，由美國加州大學、加州理工學院、加拿大大學天文研究聯(lián)盟、日本國立天文臺、中國國家天文臺以及印度科技部聯(lián)合參與。建成后，最遠可以看到離地球130億光年的地方，這意味著人們通過它，可以看到宇宙第一批形成的星體和星系。今年4月，該望遠鏡科學白皮書發(fā)布，中國科學院上海天文臺研究員郝蕾作為中方唯一的科學家，參與了白皮書的編纂工作。

兩次“轉(zhuǎn)行”，與天文結(jié)緣

1993年，郝蕾考入中國科學技術(shù)大學，攻讀地球與空間科學專業(yè)。本科時期，看書、學習、準備考試幾乎占據(jù)她所有的時間。1998年，郝蕾申請普林斯頓大學天文系，開啟留學旅程。在國內(nèi)，郝蕾是不折不扣的“學霸”，但從國內(nèi)空間科學系“轉(zhuǎn)行”到國外天文系，她面臨“什么都不知道”“什么都不會”“甚至是連自己不知道什么都不知道”的困境。

多年后，郝蕾反思其中的緣由。她注意到，在國內(nèi)讀大學時注重的是對標準答案的求索，遇到任何難題，“你知道總會有一個答案，把那個答案找到就可以了。”但是西方教育注重的是提出問題的思維能力，顯然，這方面她還沒有得到足夠的鍛煉。中西方教育的碰撞，讓郝蕾至今都在感慨，“我在科研上是走過彎路的”。想繞過那段彎路，沒有任何捷徑，只有“多聽、多練、多想”。

2003年，郝蕾到康奈爾大學做博士后研究，恰好SPITZER望遠鏡發(fā)射上天。SPITZER望遠鏡觀測的是中紅外的光譜，涉及到分子發(fā)射線。以前她所接觸到的都是光學波段的光譜。望遠鏡觀測光譜的不同，對郝蕾來說又是一次“轉(zhuǎn)行”。所謂隔行如隔山，“強弱發(fā)射線都混合在一起，我不知道有哪些發(fā)射線，搞不清楚連續(xù)譜到底在哪里。所有的這些問題都需要我把這些知識學一遍”。

回頭看，正是這次經(jīng)歷，給了郝蕾觀察天體的機會。中紅外光譜很難在地面上用望遠鏡觀測到，地球發(fā)熱、望遠鏡的發(fā)熱都會對觀測造成干擾，只能到空間上做，而空間觀測對望遠鏡的設備要求很高。迄今為止，中紅外的望遠鏡并不是很多，SPITZER望遠鏡是當時世界上探測精度最高的中紅外望遠鏡。

項目剛開始，每天都有電話會議，在試觀測階段，跟蹤望遠鏡的一些狀態(tài)、觀測了一些數(shù)據(jù)。當時有一個活動星系核的統(tǒng)一模型，認為I型活動星系核應該有硅發(fā)射線，II型活動星系核應該有吸收線，但是觀測上一直都找不到硅發(fā)射線。于是，不斷有學者懷疑認為，也許活動星系核里面的塵埃顆粒比較大，無法發(fā)出硅發(fā)射線。懷疑最終指向統(tǒng)一模型的正確性。

無心插柳柳成蔭，有心栽花花不開。這時，研究生時所聽的一次學術(shù)報告，提到了統(tǒng)一模型的這個難點，給了郝蕾靈感。經(jīng)過仔細地探索，利用SPITZER望遠鏡，郝蕾終于找到了I型活動星系核中的硅發(fā)射線。這是首次在I型活動星系核中觀測到塵埃在中紅外波段的硅發(fā)射線，觀測支持了活動星系核統(tǒng)一模型，對了解活動星系核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著重要意義。這一發(fā)現(xiàn)被天文學教科書《Physics and Chemistry of the Interstellar Medium》引述，并引用一幅原圖，在國際上產(chǎn)生了廣泛的影響。

有一種科研叫樂此不疲

近年來，郝蕾的研究涉及星系形成演化相關(guān)的諸多領域。具體研究對象包括：活動星系核、星暴星系、矮星系以及高紅移Lyman alpha發(fā)射線星系。她曾先后在斯隆數(shù)字巡天（SDSS），斯皮策（Spitzer）空間望遠鏡光譜儀以及HET暗能量實驗（HETDEX）等國際合作觀測項目中工作，對這些星系的多波段光譜特性及其大樣本統(tǒng)計特性有深入系統(tǒng)的研究。在其中，她從SDSS建立了完備的AGN樣本，不僅比以前的樣本數(shù)目提高了一個數(shù)量級，而且得到的光度函數(shù)也比早期工作向低光度延伸了6個星等。由此推出AGN數(shù)密度是星系數(shù)密度的五分之一，而AGN靠黑洞吸積產(chǎn)生的光密度是星系所有光密度的0.6％的結(jié)果，被多篇天文綜述詳細介紹。

雖然在國外取得不少科研成果，但“在國外找教職、寫論文，對我的吸引力已經(jīng)不是很大了，我還是想做一些項目上的事情”。從22歲留學海外，到2009年回國，郝蕾“總覺得自己有責任、有義務，為國家的天文事業(yè)做一些事情”。

回國幾年，郝蕾參與了多個項目。其中麗江2.4米望遠鏡上光譜儀終端的研究工作，取得了較好的科學研究成果。該終端是中國第一臺積分視場光譜儀，具有大視場和和低表面亮度區(qū)域靈敏的顯著特點。這一終端可用于研究星系的二維結(jié)構(gòu)及由此反映的星系的形成和演化歷史。2014年年底，30米望遠鏡編輯團成立，郝蕾作為中方科學家參與其中。郝蕾介紹說，30米口徑望遠鏡是大型國際合作項目，造價高達14億美元。預計到2022年，新鏡將開始運作觀測。30米望遠鏡由492塊獨立的六角形小鏡片拼接而成。由于采用先進的自適應光學成像技術(shù)，它能克服大氣層擾動造成的“星星眨眼”現(xiàn)象，獲得超高清晰度影像。

郝蕾的科研得到了學界的廣泛承認，近年來她在國際核心雜志發(fā)表論文40余篇，其中第一作者論文已被引用400多次，獲得中國科學院“百人計劃”260萬元、上海浦江人才計劃20萬元、兩次中國國家自然科學基金會共150萬元的項目資助。

女科學家的艱辛

今年是郝蕾通過中科院“引進國外杰出人才”計劃歸國的第五個年頭。五年來，她兼顧科研和教學，奔波在家庭和事業(yè)之間。

“大專女是小龍女，本科女生是趙敏，碩士女生是黃蓉，博士女生是李莫愁，博士后女生是滅絕師太。”從前，社會對女性充滿了偏見。女性在家庭中的角色也讓其自身遇到挑戰(zhàn)，很多女科學家在科研高峰面前望洋興嘆。

郝蕾從來不回避自己女性科學家的身份，她認為，有志于從事科研的女性，只要努力發(fā)揮自己的聰明才智，不放棄自己的理想，可以做到科研、家庭兩不誤。“只要是自己想做的，就一定要想辦法做到。當你做到的時候，回頭看這就是一種成長。”溫婉的聲音傳遞著她的堅韌和執(zhí)著。

郝蕾說：“在中國讀天體物理的女碩士還是挺多的，但是越往上，比例就越小。”天體物理研究作為基礎科學，并不一定能夠立刻直接產(chǎn)生社會生產(chǎn)力，卻是社會生產(chǎn)力的源泉，對整個社會的影響如同托起航船的大海，水漲船才高，才能創(chuàng)造更多的社會財富。

“對女性來說，協(xié)調(diào)科研工作和家庭確實很難。其實這個是可以做到的，需要社會上更理解一些。我一直在找各種各樣方法，能夠幫助我同時兼顧家庭和科研。”

郝蕾自己是這樣做的，也將這樣的理念運用到培養(yǎng)人才上。她認為，無論在科研上，還是對待自己的人生，都不能人云亦云，用“有用”或“無用”來衡量所做的事情，最后只會讓自己泯然眾人。她要求自己的學生多閱讀，多聽報告，多與同行交流，哪怕是與自己研究的領域并不直接相關(guān)。“現(xiàn)在所掌握的東西，哪天會用到，你自己也不知道。”科研沒有盡頭，郝蕾在自己鐘情的天空，描繪著絢爛的色彩。