【青年科学家系列报道】陈孝钿：打造星系“量天尺”

本期青年科学家：陈孝钿 （34岁/湖北荆州）

中国科学院国家天文台研究员

北京大学天体物理博士

陈孝钿博士致力于测量恒星距离、丈量宇宙，他建立了国内最大的量天尺变星数据库，首次刻画了银河系直观三维图，推动了中国高精度天文测距研究和世界级光学天文台址的发展。

在他的努力下，首张银河系恒星盘三维全貌图，显示银河系恒星外盘存在惊人的翘曲结构，刷新传统认知：银河系并非是一个圆盘，而有点像一块薯片。他的研究发表在《自然—天文》(Nature Astronomy)上，引起全球关注，被评为2019年全球百篇最具社会影响力论文。

他还进一步打造出新型“量天尺”，发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光，利用它的两个周期，可以直接测量星系到地球的距离，不再需要元素丰度的信息，这使得高精度批量测量星系到地球的距离成为现实。

陈孝钿还联合团队发现了青藏高原上的冷湖赛什腾山是东半球最佳的光学红外天文台址，填补了东半球的空白，正在推动冷湖天文台成为世界一流的天文台。近五年来，陈孝钿以一作/通讯作者发表SCI论文20篇，被引用800多次，其中包括1篇Nature、2篇Nature Astronomy。

01

人物小传

青藏高原观星人 一生只做一件事

和很多少年一样，陈孝钿从小对星空着迷。陈孝钿高考时填报了北京师范大学天文学专业，开启了自己的天文人生。但陈孝钿也有迷茫的时候，尤其是博士前两三年，恒星物理是比较成熟的领域，如何才能找到有价值的新方向？是否要转到更为火热的天文学其他领域？

一封来信改变了他的想法，诺贝尔物理学奖获得者亚当·里斯主动向陈孝钿请教造父变星的数据（一种亮度随时间周期变化的恒星，能够用于恒星距离测量，又被称为“量天尺”，最著名的就是北极星），这正是陈孝钿的研究方向之一，这让他坚定了信心。

要从数以亿计的星空里找出造父变星，是一件枯燥的事情，不仅需要大数据处理，还要靠天文学家的肉眼识别，才能实现非常高的准确度。为了从近百万张图片中把造父变星全部找出来，陈孝钿每天查看两三万张图片，持续了两三个月，将所有图片检查了两遍，从中分辨出上千颗造父变星。

2018年，陈孝钿等人发布了第一个红外全天变星星表，表中包含了1339颗造父变星。基于这个星表，陈孝钿次年在国际顶级学术期刊《自然——天文》(Nature Astronomy)发文，发布首张银河系恒星盘三维全貌图，揭开银河系形状之谜，引起了全球媒体关注。

除了打磨造父变星“量天尺”，2023年，陈孝钿还打造了一把新的“量天尺”。他利用双周期天琴座RR型变星，将难测的金属丰度信息转换成容易测量的周期，成功绕开金属丰度这个主要障碍，使得上百个星系或矮星系的高精度测距成为可能。“我希望从百光年到百亿光年，都能实现宇宙的高精度测距，最终得到宇宙的三维导航图。”

这些备受国际关注的天文学发现背后，还有一个全新的世界级天文台址——冷湖赛什腾山，位于青海省海西州，海拔高达4200米，方圆百公里都是荒无人烟的戈壁滩。

2018年，在国家天文台研究员邓李才的带领下，陈孝钿来到冷湖，被这里的星空所深深震撼：“天空中有着密密麻麻、各种形态的天体，还有很多流星划过，这是东部城市完全无法看到的。”更让天文学家惊叹的是，冷湖的大气非常稳定，星星不会“眨眼”，非常适合天文观测。

他们克服高海拔的重重困难，连续监测了三年，证明了冷湖赛什腾山是世界一流的光学红外天文台址，填补了东半球的空白。这篇文章在《自然》正刊上一经发表，就引起了全球天文学界的高度关注，因为天文研究的基础就是观测，优秀的天文台址是中国乃至全球的重要资源。

02

诺奖得主来信的思考

当时我觉得比较平常，因为天文界大家都是交流很多的，也是比较平等的，并不是说诺奖和我们博士生就有天差地别。但他对我的研究影响非常有鼓舞，我那时候还是比较迷茫的，我们的恒星领域非常传统，找到一个方向非常不容易，我有一篇论文可能都花了两三年的时间。

这一封邮件给我指明了一条明路，不停探索并逐渐形成了我当前做的方向。我当时研究造父变星，并不太受关注。他的信，让我感到诧异的是他为什么会研究这个方向。进而我花了很长时间去搜集各方面的文献，包括理解这些文献，发现恒星物理虽然非常传统，但我们可以把恒星利用成工具，用于丈量宇宙，这是非常前沿的方向。

冷湖天文台建设

当前我们知道我们世界上三个世界级的天文台，都位于西半球，我们的东半球没有好的台址，这就意味着如果在西半球的白天发生了一个重要的天文现象，当地的大型望远镜都没有办法去观测。因此大家迫切需要在我们东半球，尤其是我们中国的青藏高原找到这样一个好的台址，这是一个非常重要的资源，有了台址，我们地面上的这些大口径的望远镜，就可以像接力一样的去连续去观测非常重要的天文现象。

最开始邓李才研究员带领我们来到这里，条件非常艰苦，完全没有路，我们每次搬监测设备上山，都需要靠人力，需要爬三四个小时，垂直高度有近一千米。而且这个山比较危险，有一次我们同事迷路了，就在野地里待了一晚上。整个监测过程持续了三四年，是挺不容易的一个过程。现在冷湖天文台址变化很大，从没有路到石子路，到现在的沥青路，交通变得比较方便，研究人员的工作环境也变得很好。

03

青藏高原的科研感受

博士毕业后，有段时间内常驻到青海海西州，给我一个很强的落差感，可能算上一个挫折。之前我主要生活在城市里，和这里环境差异很大。

大概就是一个多月，我逐渐适应了这个环境，也就慢慢喜欢上这个环境。这段经历真的对我非常宝贵，让我更能接受困难，更能克服困难，去完成很多事情，也许如果我没有到过青海海西，可能后面的工作我都完不成。

现在我看到了我们这些熟悉的台址，熟悉的望远镜，还有我们这些熟悉的工作人员，就有一种非常亲切的感觉，非常开心。这个地方也非常安静，它不像在北京这种大城市里非常嘈杂，我们更能静下心来去想一些问题，不一定是科学的问题，包括我们的人生的未来的问题，都可以沉下心来去思考。

编辑｜张毅

审核｜吴新

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