近期，上海交通大学物理与天文学院天文系的李洋博士与李兆聿教授等人研究了富气体宁静星系（gas-rich quiescent galaxy）的形成机制。这些星系含有大量可用于形成恒星的冷气体，但令人困惑的是，这些冷气体并未参与星系中的恒星形成活动。他们的统计分析表明，此类星系的形成机制与周围环境有密切关系，而且星系自身的形态和结构也可能对气体的保留起到了重要作用。该工作于今年发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal) 上，题为“The Origin of the Gas and Its Low Star Formation Efficiency in Quiescent Galaxies” (2025, ApJ, 984, 184L)。

富气体宁静星系

      冷气体是星系质量增长的基本原材料。当星系内部冷气体逐渐消耗，且外部气体供应匮乏时，蓝色、富气体的恒星形成星系（star-forming galaxy）会逐渐演变为红色、贫气体的宁静星系。近十几年来，随着诸多大型地面与空间巡天项目的开展，一类特殊的星系——富气体宁静星系的发现打破了学界长期以来对星系演化机制的传统认知。这类星系恒星形成率极低，但却具有较强的冷尘埃辐射或较高的中性氢气体甚至分子氢气体含量（如图1）。该类星系中的气体为什么没能继续形成恒星？是什么机制停止了其中的恒星形成过程？这些重要的问题对理解星系的成长具有重要的意义。

图1. 恒星形成星系（左）、贫气体宁静星系（中）和富气体宁静星系（右）示意图。

基于多波段图像的星系性质探究

      为了理解这些富气体宁静星系的物理特性和成因，李洋博士系统性地研究了该类星系的形态结构、环境因素、星族性质、中心黑洞及暗物质晕等多种性质，并构建了严格的对照样本，全面对比分析了不同星系之间的性质异同。此前，李洋博士已利用从远紫外到远红外的17个波段图像，对斯隆数字巡天SDSS的Stripe 82天区约2700个近邻大质量星系进行了能谱拟合，得到了这些星系准确的恒星质量、尘埃（气体）质量以及恒星形成率（Li et al. 2023, ApJS）。基于这一样本，李洋博士选出了一批富气体宁静星系，并同时构建了另外两个对照样本，即贫气体宁静星系和富气体恒星形成星系（如图2所示）。

《新闻联播》今晚报道

日前

青海冷湖天文观测基地

上海交通大学JUST光谱望远镜

基建项目开工建设

这是我国首台大型通用型光谱望远镜

建成后将填补我国在时域天文的

大型光谱观测设施的空白

该望远镜配备三大高性能观测终端

未来有望在探索星系演化、

超新星爆发等宇宙奥秘方面

取得一系列研究成果

      4月27日，上海交通大学JUST光谱望远镜（Jiao-tong University Spectroscopic Telescope，简称JUST）基建项目建设启动会在冷湖天文观测基地B平台举行。该项目建成后，标志着国产大型通用型光谱望远镜实现零的突破，中国天文观测再添利器。

      建成后，JUST望远镜将在一段时间内成为国内最好的通用型光谱望远镜，以其超强的巡天能力和高精度观测技术，开展大样本星系团高完备率的光谱巡天等特色观测计划，助力科学家们在超新星爆发、引力波源证认、系外行星探测等前沿领域取得一系列具有重大影响力的突破性研究成果，为我国天文学研究跻身国际前沿提供基础性支撑，为人类探索宇宙奥秘增添新的中国智慧与力量。

      未来，JUST望远镜除了是科研人员探索宇宙奥秘的“实验室”，还将是开展社会公众科普教育的“星空直播间”。通过实时传输观测数据、开发沉浸式科普课程，上海市民有望在上海交通大学李政道研究所远程观测大厅，以及上海科技馆内“触摸”到冷湖星空。

从荒漠到“星空之窗”

集中技术攻关落户冷湖

      JUST望远镜项目台址位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山，这是全球天文学家的“朝圣之地”。冷湖的自然条件得天独厚，这里气候干燥，水汽值低，大气稳定度极佳，此外，冷湖地区人口稀少，几乎没有光污染，是具有最优视宁度的一流观测台址，为天文观测提供了绝佳的环境。

      为提升国内天文学科基础研究水平，提高国内天文探测能力，上海交大于2022年决定建设4.4米口径的JUST光谱望远镜。经深入实地考察，并在青海省及其有关部门的大力支持下，最终确定冷湖天文观测基地赛什腾山顶4320米海拔的B平台作为JUST望远镜的安置地点。

冷湖塞什腾山台址

      冷湖观测条件优异，但想要从无到有建设出一台国内自主研发的4米级以上的通用型光谱望远镜，仍需克服重重困难——这里是柴达木盆地西北的四大无人区核心区域，大气稀薄，干燥无雨。

      自2022年底启动望远镜设计和技术方案论证以来，JUST项目团队克服了极端气候、高原反应以及复杂地形带来的诸多不便，完成了望远镜的实地考察、台址确认与观测。

      刘成则是上海交通大学JUST团队的研究员，他在团队中主要负责基建和圆顶建设，曾负责过上海交通大学校园内光启天文台的建设。从光启到JUST，不仅仅是望远镜口径增加了一个量级（从40厘米到4.4米），施工环境、工程规模、技术复杂性等因素更使得建设难度呈指数增加。面对这一挑战，刘成则积极投入到JUST望远镜建设的前期工作中。他多次赴冷湖观测基地实地考察，最初几次考察时，基地的基础设施尚未完善，需要克服大风、低温、缺氧等重重困难，这样的观测往往需要持续一整夜。正是这些前期考察和监测数据，为JUST望远镜的台址确认工作打下了坚实的基础。

JUST团队赴赛什滕山现场考察A平台、B平台和B+平台的观测条件

      计划于2026年建设完成JUST先导望远镜（JUST-P），2027年JUST望远镜建成并获得首光，经调试后正式投入科学观测。第二期（2028年-2032年）将通过后续5年的升级，进一步提升光谱巡天观测效率，为宇宙大尺度结构与星系演化、系外行星探测研究提供具有长期科学价值的基础数据。

      此外，JUST望远镜项目的基建还采用了全新的SMC-弧形钢结构模块化产品体系，现场节水、节电量预计达70%，减少建筑垃圾预计85%，在提高建设效率的基础上，节约能源资源，促进生态环保。

从跟跑到领跑

中国天文装备自主化新突破

      望远镜是开展天文观测、支撑天文研究的核心设备。长期以来，上海交大天文学科在宇宙大尺度结构、星系形成与演化等领域取得了一系列具有重大国际影响力的研究成果。然而受限于国内大型先进观测设备匮乏，国内天文界过去长期依赖国外望远镜从事天文研究，通过国际合作或支付观测费用获取有限的观测资源，渴望拥有功能强大的自主天文观测设备。

JUST光谱望远镜总体设计图

      JUST光谱望远镜口径4.4米，主镜由18块正六边形薄子镜拼接而成。采用轻量化设计，配备三大高性能观测终端，其中多目标光纤光谱仪用于研究黑暗宇宙，积分视场光谱仪用于追踪动态宇宙，高分辨光谱仪用于探测系外行星，具备口径大、集光能力强、响应快速等优势。

      JUST将聚焦以下三个方面的科学问题：

一、充分发挥光纤数密度高的优势，大力开展星系团密集场巡天观测，极大促进星系团宇宙学的研究；

二、利用望远镜响应快的特点，对超新星等暂现源进行后随观测，填补暂现源光谱观测资源的严重空缺；

三、使用超高分辨率光谱仪，对多个亮星进行监测，探测系外行星，寻找第二个太阳系。

      JUST望远镜的落成，将成为中国天文学发展的又一里程碑，有望成为探索宇宙的世界级 “星辰之眼”。与国际同类设备相比，JUST望远镜配置的多光纤光谱仪将具备最高光纤数密度，尤其适合开展天体密集场区域（如星系团等）的光谱巡天观测（正在进行的DESI星系光谱巡天在星系团区域的星系观测覆盖率仅有10-20%），有望推动星系团宇宙学的发展。

      JUST还具备动态宇宙的后随光谱观测能力，与国内已建成的多个光学成像观测望远镜，如墨子巡天望远镜（WFST）和即将升空的中国空间站工程巡天望远镜（CSST）等形成优势互补。

      WFST、CSST等望远镜均以大视场图像巡天为主，预期会发现数目众多的具有重要科学价值的暂现源等候选目标天体，JUST光谱望远镜将为证认和进一步研究这些候选目标天体的物理本质提供巨大帮助，满足后随光谱证认需求。

从黄浦江畔到赛什腾山

开启跨区域科普共建新篇章

      近年来，作为上海交通大学基础研究的重要前沿阵地，李政道研究所在所长张杰院士的带领下，聚焦“极端宇宙条件下物质的起源与演化”这一根本性科学问题，围绕大科学研究范式，全力推进大科学装置群建设，在上海张江建设了三个研究平台，并在全国范围内启动三个前进观测基地的布局。位于青海冷湖的JUST光谱望远镜项目便是三大前进观测基地之一，该项目是上海交大基础研究系统性规划布局的重要战略举措。

      作为上海市在冷湖天文观测基地布局的首台望远镜，JUST光谱望远镜项目标志着上海高校在基础研究领域迈出重要一步。该项目还造就了一场黄浦江畔与赛什腾山两地的“梦幻联动”——2024年，李政道研究所与上海天文馆（上海科技馆分馆）签署战略合作协议，并在共建望远镜项目、共享天文观测数据以及科研成果的科普化展示等方面的深度合作达成初步共识。上海交大研究团队还与中国科学技术大学、青海大学等单位进行深度合作，实现优势互补，共同提升JUST望远镜的科学产出竞争力和影响力。