双一流高校副教授发顶刊原是捞星星的穷孩子

　　文 | 徐可莹 王昊昊
　　发现上千颗恒星的人，是什么样的？
　　雷振新回答：＂就是个普通人＂。
　　他是湘潭大学物理与光电工程学院的副教授，也是上千颗热亚矮星的发现者。这一数量，大约占到了目前已知热亚矮星总量的1/6。
　　不久前，他所在的研究团队联合国家天文台、捷克科学院在天文学四大顶刊之一的 The Astrophysical Journal 上发表了一项最新成果，雷振新为第一作者和通讯作者。
　　过去3年里，他们基于郭守敬望远镜（LAMOST） 和Gaia卫星的观测数据，通过对海量天文观测大数据的分析，发现并证认了222颗热亚矮星。其中，有131颗属于复合光谱型，1颗为目前已知偏心率最大的宽距热亚矮星双星系统，它极有可能是从＂三体＂结构演化来的。
　　这些星星的过往，预演了太阳系的未来，对人类探索未知宇宙具有典型意义。
　　论文成果
　　用算法＂捞＂星星
　　热亚矮星是一类已演化至中心氦燃烧阶段的小质量恒星，质量只有太阳的一半。而太阳要演化至中心氦燃烧阶段，需要约120亿年的时间。这意味着，热亚矮星在宇宙形成的这100多亿年内，已经预演了太阳的未来。
　　从宇宙的星辰大海中，LAMOST和Gaia汲取了海量的观测数据。如何从中快速又精准地认出热亚矮星，是雷振新要解的开卷题。
　　人类做不到的事情，就交给人工智能吧！实际上，雷振新所在的湘潭大学恒星物理研究团队，从几年前就开始训练针对热亚矮星的算法模型了，这是一场＂蓄谋已久＂的邂逅。
　　2016年至2019年间，研究团队就已经借助人工智能方法，找到并证认了几百颗热亚矮星，其中既包括较常规的单光谱型，也包括更为特殊的复合光谱型。加上此次发现的222颗，经过雷振新团队证认的热亚矮星已多达上千颗，占到了目前已知总量的1/6左右。
　　雷振新（右二）与学生 受访者供图
　　算法的原理其实很简单。先把关于热亚矮星的各项特征参数喂给人工智能。基于这些参数，人工智能会训练出一套算法模型，这好比做了一张网，再用这张网去海量的数据库里＂捞＂。伴随着训练阶段的不断加深，＂捞＂的规模会越来越大，效率也会越来越高。
　　＂捞＂到的星星有何用？要知道，热亚矮星是恒星演化到后期的产物。一般而言，大质量的恒星演化得快，而小质量的演化速度慢。太阳就是宇宙中质量较小的恒星，它要演化到和热亚矮星一样的阶段大概需要100多亿年，这差不多是现在宇宙的年龄。
　　＂热亚矮星在诞生时质量不可能只有太阳质量的0.5倍，如果是那样的话，它演化到今天观测到的这种阶段就需要200亿年甚至更长，已经超过了宇宙的年龄。因此，热亚矮星在其诞生之初应该是一颗质量相对比较大的恒星（如太阳质量的1.5倍） 。如今其质量却只有太阳的0.5倍，所以我们要去研究它们为何‘变瘦变轻’了，弄清楚它们质量损失背后的物理机制，这是最关键的，有助于人类更进一步认识宇宙。＂雷振新介绍说。
　　但他强调，此次研究成果的特别之处并不在于数量。从专业的角度看，222颗热亚矮星对动辄亿计的星球样本库来说，称不上什么大体量。更重要的价值蕴藏在那＂131颗＂和＂1颗＂里面。
　　131颗热亚矮星是复合光谱型，意味着它们极有可能是由两个天体构成的＂双星系统＂。相比单光谱型热亚矮星，＂双生子＂的形成及演化机制更加复杂，也更让天文学家着迷。还有最重要的，就是这其中的＂1颗＂，它是迄今为止人类发现的偏心率最大的宽距热亚矮星。
　　所谓＂偏心率＂，可以通俗地理解为恒星轨道的圆润程度，一般双星系统的轨道都呈椭圆状。目前的主流模型显示，宽距热亚矮星双星系统的轨道偏心率，最大不超过0.35。而雷振新团队发现的这颗，偏心率却达到了0.5。
　　意外降临了。科学家们接下来要做的，是解释。学界对此提出过多种模型。其中的一种解释是：这颗热亚矮星是由＂三体＂结构演化而来的。
　　＂我们也跟捷克科学院做热亚矮星方面的专家讨论过，目前更倾向于用‘三体结构’的模型去解释它。也就是说最开始，是有一个双星系统在里面相互绕转，有第三个天体在外围，跟着它们一起转。之后，内部的双星系统发生了并合，好比两个人玩得好了，开始穿一条裤子了，变成了一个人。最后我们看到的就是两个人在那里玩了，而且一直保持了这种高偏心率的状态。但这只是种可能的解释，目前还需要更多的证据来证明。＂此后，雷振新及团队也会针对本次发现，进行下一步的分析研究，对其形成及演化机制进行深入探索。
　　据了解，湘潭大学于2019年获批成立＂恒星与星际物质＂省级高校重点实验室，紧密围绕＂天文统计学及大数据应用＂方向开展研究。这为雷振新下一步的工作提供了坚实的后盾。
　　热亚矮星被白矮星伴星吸积物质示意图，图源University of Warwick/Mark Garlick
　　＂唯一能选的，就是做一个努力的人＂
　　说起来，雷振新和天体物理的结缘，始于一场意外。
　　＂我家境比较贫寒，本科期间的学费和生活费都是向亲友借来的，还有一部分靠申请助学贷款，或者自己出去做家教，就是这样过来的。＂
　　生活艰难，人就只顾埋头赶路，无暇抬头望星。
　　对那时的雷振新来说，少花钱，是他求学路上要考虑的头等大事。因此，2006年从湖南师范大学物理系本科毕业后，他便报考了学费全免、还能向学生发放生活补贴的中国科学院大学。机缘巧合下，他被调剂至天体物理专业进行硕博连读，地点在位于昆明的云南天文台。
　　懵懂的雷振新没想到，在那里，他会遭遇自己科学生涯中最大的一道＂坎＂，遇到影响自己一生的导师——韩占文院士。
　　天体物理是一门交叉学科，要求研究者兼备扎实的数理基础、天文知识及观测相关的专业技能。纯物理学背景上来的雷振新，学起来相当吃力。
　　＂最开始的四年是我的入门阶段。除了上专业课，就是大量看文献。同时还得学习掌握相关的操作技能，锻炼代码编写能力，压力非常大。特别是看到别人都顺利出成果了，自己却一无所获，着急又痛苦，甚至一度想要放弃。＂雷振新回忆道。
　　但转念一想，如果就此放弃了，过去四年的所有投入便会付之东流。更糟糕的是，寒窗苦读十余载的自己，可能连一个硕士学位都拿不到。
　　＂记得那个时候，韩老师和我交流过很多次。他让我不要急躁，专心把基础打好。等我把这个领域的科学问题和前沿动态都弄清楚了，专业技能也掌握好了，成果肯定会出来的。＂导师的话犹如一计定海神针，让雷振新翻腾许久的心海平静了下来。重整旗鼓后，雷振新把心一横，要坚持做下去！
　　人在没有退路的时候，往往会爆发出更大的能量。如今，雷振新再回念起那段饱受折磨的时光，才后知后觉地意识到，恰恰是那时埋头苦干打下的基本功，助他在往后的科研道路上走得更稳。那段时光，不过是＂黎明前的黑暗＂，咬牙迈过去，即是曙光。
　　果然，在攻读博士的最后两年，雷振新如同开窍一般，顺利做出了期待的成果。更重要的是，他也从这一波三折中，真正体味到了天体物理学的奥妙与乐趣。
　　当被问及是什么促使他坚持下来的，雷振新说，他从小遭遇的困难很多，是个在逆境中长大的孩子。很多事情他别无选择，唯一能选的，就是做一个努力的人。
　　雷振新 受访者供图
　　穷孩子也能捞起自己的＂星星＂
　　在很多人的认知中，天文学家是一群绝顶聪明的人，多为＂天赋型＂选手。雷振新不认为自己属于这个范畴，他反复强调：＂我就是个普通人＂。
　　16年的从业经历对雷振新最大的影响，是把他从一个习惯依赖权威的＂好学生＂，变成了一个会独立思考的＂研究者＂。
　　＂最开始我总拿一篇文献去找导师，觉得人家说的都是对的，很多时候自己并没有真正的思考，结果经常被导师批评。尤其在天文学领域，不管是多权威的人提出的模型，都只是一种可能的解释。基于客观观测数据进行的推论，并不代表反映了全部事实。＂
　　推及雷振新自己的研究，也是如此。此次成果中，他们发现的那颗偏心率高达0.5的宽距热亚矮星双星系统，就超出了此前学界的预测模型。这意味着，这颗奇特的热亚矮星，将促成对既有理论模型的进一步修正。
　　年近40岁的雷振新，也在这一次次的进步和突破中，逐渐调好了属于自己的坐标。
　　＂我是土生土长的湖南邵阳人，求学、工作都想离家近一些。现在生活在湘潭，物质上的压力也不大，学校给的支持又多，工作的满足感是比较大的。＂
　　良好心态的加持下，雷振新的节奏愈走愈稳。
　　雷振新
　　＂天文学领域很多数据都是全球共享的，像郭守敬望远镜的观测数据，只要申请都是可以免费获取的。所以，对天文学的研究人员来说，方向是比较自由的。我现在在湘潭大学这样级别的高校里面，不像‘国家队’里压力那么大。有更大的自由去把自己感兴趣的方向继续做深、做透。＂
　　至于对自己的期待，雷振新则想得很清楚。在他看来，做科研，天赋固然重要，但能够成为牛顿、爱因斯坦之辈的人毕竟是少数。剩下的大多数，都是像他一样的普通人。但正是由于这些普通的基层科学家，和他们几十年如一日坚持的基础性研究，科学的大厦才得以建成。从这个角度看，就算做不了成就赫然的科学巨人，普通人的工作也能够意义非凡。
　　对此，雷振新深信不疑。＂只要你付出的时间比别人多，比别人更加努力，一定能在特定的领域做出好的成果，收获相应的回报。＂
　　只要踏踏实实搞下去，终有一天，穷孩子也能捞起属于自己的＂星星＂。雷振新这才意识到，当年导师对他说过的，是真的。