他在光年外考古恒星

金凤

南京大学左涤江天文台

2019年10月的一天，施勇刚结束全球飞行模式，坐在南京大学天文与空间科学学院的办公室里，他回忆起最近的一次观测经历。在西班牙内华达山，他连续5天，每天4小时用30米口径的毫米波望遠镜观测黑洞周围的物质结构。遗憾的是赶上了大风天，观测几乎没有任何收获。

在施勇看来，天文观测就像旧时种地，靠天吃饭，收成不好是常有的事。只不过，施勇的“种地”环境有些艰苦，很多天文台建在几千米的高山上，他必须练就强健体魄，以克服高原反应。

天文观测虽然变幻莫测，但施勇总能在宇宙微弱的信号中，捕捉星系形成与演化的蛛丝马迹。作为国家杰出青年科学基金获得者，施勇曾首次证实“低金属丰度气体极难形成恒星”，首次在极端贫金属星系中探测到一氧化碳气体，还曾提出有关恒星形成的新定律。

证实天文学界一大猜想

“人类考古学家通过研究，想知道我们的祖先是谁。我们研究天文的人，也想知道宇宙第一代天体是怎么形成的，太阳的祖先长什么样子。”一说起天文，施勇的神情就像个渴望探索世界的天真孩子。

自读初中起，施勇便对各种物理现象感兴趣。上高中时，他把老家书店里的各种物理竞赛书都淘了个遍，并在全省物理奥赛中斩获一等奖。

那时的他，每晚仰望星空，看到北极星和猎户座，便会莫名兴奋。“如果未来能做个天文学家就好了。”高三毕业后，他被保送至北京大学天文系。

2009 年9 月，施勇去了美国加州理工学院从事博士后研究。2013年3月，研究工作一结束，施勇想都没想便回国入职了南京大学天文与空间科学学院。

宇宙中的恒星形成问题，是现代天文学重要的前沿研究领域之一。此前，已有结论表明，在宇宙早期，第一代恒星很难形成。但在观测领域，由于观测信号提取难度大，该结论一直未被证实。

现有方法行不通，施勇就另辟蹊径，通过研究两个近邻贫金属星系，他发现它们的恒星出生率比类银河系星系的恒星出生率低约10～100倍。由此，施勇在国际上首次证实了第一代恒星的低出生率。

施勇

“如果直接测量星系的气体和尘埃，误差会比较大，但如果能确定尘埃和气体的转化因子，把这个转化因子的弱信号提取出来，就能测量气体。”施勇这一大胆的想法最终实现，研究成果发表在《自然》杂志中。有美国专家评价，在未来几年，天文学家可以更深入理解贫金属星系中的分子气体和恒星形成。

看科幻电影也验证是否靠谱

每天跟数字、代码打交道，让施勇变得内敛、理性，就连最爱的科幻片和科幻小说，也被他看成了教学片。

施勇看完《星际穿越》，经计算后发现，电影里的很多震撼画面都是基于计算机模拟出来的结果，这让他颇感兴趣。

施勇也对电影《流浪地球》中用发动机推动地球的设想提出质疑。电影中设定的情节是太阳急速衰老膨胀，人类为了自救，倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系。“我计算后发现，要想把地球推动，真不是几万个发动机能搞定的。”

施勇这股认真劲儿，也让他的合作者与学生受益匪浅。他的同事张智昱说：“施勇常能基于观测数据提出多种假设，并提出不同的验证方法。”

施勇的学生李松霖，本科读材料专业，大三时想换到天文专业，就给天文系的老师群发了邮件，咨询转专业需要的准备。“很快，我就收到了施老师的回信，他还把我的邮件转给了相关老师，请他们帮忙。”李松霖说。

更巧的是，收到回信的第二天，李松霖就遇到了施勇，施勇又给他详细介绍了天文专业，这让李松霖吃了颗定心丸。

此后，李松霖在施勇的指导下完成了天文专业的本科毕业设计，并顺利保送至天文系读研，“很感谢当时施老师为我做的一切，更感谢他告诉我‘人还是要做自己热爱的事情。”

观天的日子里处变不惊

与天文结缘后，施勇逐渐养成一幅处变不惊的性格。“对于天文学家来说，想拿到一流的观测数据，就像一场前途未卜的赌博。”说这话时，他身体后仰，换了一个舒服的坐势。

观测的第一步必须要与国际同行竞赛，争取到使用望远镜观测的时间。观测时间方面的竞争非常激烈，例如，目前比较昂贵的望远镜——ALMA（阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜）只向非成员国的科学家开放约10个观测名额，但申请人数可能在100位左右，这意味着申请成功率不到10%。

即使观测时间申请成功，也要排队半年才能轮到。如果不幸观测的时候下雨或者天气不好，那观测就泡汤了。即便拿到了观测数据，望远镜是否能捕捉到想要的信号，也未可知。

有一次，为了证明恒星形成新定律，施勇申请使用美国加州帕拉玛山天文台的望远镜，好不容易等到观测那天，施勇却发烧了。他硬是带着39度的高烧，开车4小时上山观测。

还有一次，施勇和一位学者赴西班牙观测。两人先后乘坐大巴、缆车、铲雪车，辗转到达观测点所在的山顶。在海拔3000米处，两人都出现了严重的高原反应。但他们来不及休息与照顾自己，每晚从12点观测到次日凌晨8点，连续8天，每天持续工作。

不过，这次艰辛的观测，让施勇在国际上首次在极端贫金属星系中探测到一氧化碳气体，该成果后来发表在《自然》杂志的子刊上。

回国6年，施勇的科研工作一直在有条不紊地进行。如果想得到重要的成果，就要舍得花费大量精力与时间，去寻找别人观测不到的信号，施勇宁可牺牲写论文的时间，也要写观测申请。今年，施勇一口气又申请了5个望远镜观测时间，包括欧洲南方天文台甚大望远镜、美国射电干涉仪、澳大利亚国立大学2.3米光学望远镜和西班牙30米口径毫米波望远镜。他说只有不断参与国际竞争，才能让自己保持对科研的敏感。