LAMOST是中国天文界首个国家重大科技基础设施,是天文望远镜大口径与大视场完美结合的典范。自2011年开展光谱巡天以来,发布的光谱数据已超过国际上其他巡天项目发布的光谱数据之和,是目前世界上光谱获取率最高的望远镜。截至2017年6月第一期巡天结束时,已获得900万条光谱数据。这将是世界上最大的具有传承价值的天体光谱数据库,填补了世界大型天文基础数据的空白,为研究银河系及星系的形成与演化提供了强大的数据保障。
以美国斯隆项目（The Sloan Digital Sky Survey, SDSS）为代表的现代大型巡天计划取得了辉煌的成就。然而,SDSS对银河系核心结构银盘的采样微乎其微。中国大科学装置LAMOST的建成为系统开展银河系光谱巡天提供了重大机遇。LAMOST最大的优势是装备有4 000根光纤,光谱获取率是SDSS的4 ~ 6倍。LAMOST巡天项目将首次在国际上实现观测天区的连续覆盖,比欧洲空间局计划的Gaia巡天深2 ~ 3个星等。
LAMOST望远镜2009年6月通过国家验收,随后开始了2年的精密调试和试观测, 2011 年9月,LAMOST先导巡天启动,到2012年6月结束。LAMOST第一期光谱巡天从2012年9月开始到2017年6月结束。
利用LAMOST望远镜获取的高质量巡天样本拟解决的关键科学问题如下。
（1）取得覆盖银盘和银晕相当大体积、包含数百万颗恒星的光谱巡天样本,实现在天区覆盖、巡天体积和采样密度上的重大突破。
银盘是银河系恒星分布的主体,它包含了银河系90%的重子物质及绝大部分角动量, 是恒星形成及星系动力学演化的主要场所,呈现众多复杂的且起源不甚清楚的结构。研究银盘内这些不同结构的起源及动力学和化学演化,对理解银河系整体的形成和演化具有重要的意义。银河系厚盘的存在已为天文学家所普遍接受,许多河外星系也发现存在厚盘。然而,薄盘与厚盘是否是两个独立结构成分,其形成机制是什么,至今仍无定论。LAMOST反银心方向巡天对薄盘、厚盘的系统观测可望彻底解决这一热点问题。
（2）描绘银盘星族、星际介质三维空间结构、恒星运动及金属丰度分布,揭示银盘恒星形成和化学增丰历史及长期演化对银盘结构和性质的影响。
精确测量银河系三维消光分布对获取天体内禀辐射性质,构建银河系三维结构,获取星际气体尘埃的分布及性质具有重要的意义。然而,构建银河系三维消光分布极其困难。目前,天文学家发展了一套在百万恒星光谱时代利用恒星配对技术探测星际弥散带、测量恒星消光的方法。该方法可直接应用于LAMOST所获取的海量银河系恒星光谱,取得天区覆盖范围和深度及空间采样密度都有质和量级上的提高的银盘尘埃消光、星际弥散带强度的三维空间分布,为研究星际尘埃性质、消光规律以及世纪难题——星际弥散带的起源提供前所未有的机遇。
疏散星团因其较宽的年龄和质量谱成为研究银盘演化的有效探针。从观测角度看,疏散星团的距离和整体运动、金属丰度以及年龄的测定相对准确和可靠。年老星团的年龄可以较好地测定,使之成为研究早期银盘形成的最好工具之一;对于银盘恒星的初始质量函数及其普适性而言,年轻疏散星团提供了绝佳的研究样本。因此,疏散星团是研究盘族恒星系统结构和演化的最佳样本。LAMOST巡天将获取低银纬天区数以百计疏散星团的大样本视向速度和金属丰度数据,尤其是银河系内疏散星团金属丰度的分布能提供银盘整体化学演化的关键信息,将为银盘形成和演化模型提供可靠的约束。
（3）阐明吸积和并合对银晕星族的贡献率,厘清银晕在相空间是否存在更多、更复杂的结构。
银河系恒星晕的复杂结构是银河系研究的重大发现。然而,太阳邻域可能存在的结构难以在三维空间直接探测到。LAMOST巡天对该区域的采样将大大超过以往的任何观测,有望对吸积并合事件的统计性质做出可靠的观测限制,从而检验LCDM框架下星系逐级形成理论。
（4）构建银河系引力势和物质分布,澄清太阳附近是否存在暗物质空洞。
银河系深嵌在我们可以探测到的最近的暗物质晕中。这是天文学家和物理学家了解暗物质的质量分布、动力学特征和演化的最佳观测目标。天体物理学家关心它的总质量和形状、子结构以及和银盘的相互关系,宇宙学家则更关心子晕的光度函数以及其对于LCDM理论的观测约束。太阳邻域的暗物质密度的探测已有超过半个世纪的历史,但受有限样本（数百颗星）的制约,不同工作得到的结论差异很大。精确测量太阳附近暗物质密度不仅是对天体物理学的一个挑战,也对实验物理具有重要意义,将有效限制暗物质粒子探测概率及粒子能量密度。
（5）发现和研究一批具有特殊价值的多波段天体。多波段天体光谱证认是国际上大型多光纤光谱巡天的重要内容。其中最重要的如2DF和SDSS巡天已发现十多万个类星体,但因其选源主要基于光学测光数据,在选源效率和完备性方面仍有不少缺陷。近年来天文学家利用光学、红外和紫外等多波段数据,在LAMOST 观测数据中新发现了约两万颗类星体。这充分显示了开展多波段天体证认的有效性和必要性。
截至2016年12月底,利用LAMOST数据共发表SCI论文205篇。论文被引频次总计为1 625次,去除自引的被引频次为651次。论文的篇均被引频次为7.93次（含自引）。
近两年,利用LAMOST数据发表论文呈现快速上升态势。与世界著名的美国斯隆（SDSS）巡天项目相比,LAMOST发表的论文与SDSS早期利用光谱数据发表的论文在体量和数量上相当。
近两年,利用LAMOST巡天光谱数据已经取得了一系列较高质量研究成果,主要包括如下三大类。（1）构建各类恒星光谱大样本,包括碳星、白矮星、热亚矮星、发射线星、M亚矮星等,这些样本为研究银盘、银晕的结构和化学动力学性质及演化奠定了坚实的基础。碳星由于明亮且容易辨认,因而在银河系和河外星系的研究中通常被人们用作距离的示踪体。河北师范大学和中国科学院国家天文台的科研人员从LAMOST DR2中发现了894颗碳星样本,这也是目前国际上发布的最大的、一致性最好的、高纯度碳星样本。对碳星光谱的研究有助于从星系光谱中研究星族演化、初始质量函数等星系演化的重要问题。（2）借助于LAMOST数据的大样本优势,从恒星演化和银河系化学动力学演化以及暗物质分布等方面取得了一批研究成果,包括测量计算DA型白矮星光度质量函数,测量分析大样本场星的双星比例及其随颜色（光谱型）和金属丰度的变化,分析研究大样本恒星色球活动指数及其随银盘高度和恒星年龄的演化等,精确计算太阳本征速度、太阳近邻恒星运动速度场精细结构、银盘径向和垂向丰度梯度及其随时间的演化、银河系转动曲线（总质量）及太阳近邻（暗）物质密度等银河系研究的基础前沿性问题等。银河系转动曲线是研究银河系质量分布最为有力和直接的手段,可以被用来精确限定银河系总质量以及太阳附近暗物质密度。北京大学科研人员利用LAMOST数据得到迄今为止最精确的银河系转动曲线,构建了银河系的质量模型。恒星运动的观测都是以太阳为参考,因此太阳绕银河系中心的运动速度是银河系研究的基本参数。利用LAMOST大样本优势,中国科学院国家天文台的科研人员首次发现年轻恒星表现出的特殊非对称运动影响了太阳运动速度的测量精度,在去除这些年轻恒星后,获得了更加准确的太阳三维运动速度。丹麦奥胡斯大学的科研人员利用LAMOST光谱得到了5 648颗类似太阳恒星的磁活动指数,结果表明超级耀斑恒星具有比其他恒星更强的磁活动特征,其爆发机制可能与太阳耀斑爆发机制相似。在样本中发现,12颗超级耀斑恒星与太阳磁活动水平相当,表明太阳有可能爆发巨大耀斑,其能量可超过有记录以来最强的1859年卡灵顿事件。 ( 3 ) 发现了一批有重要研究价值的特殊天体：包括高速星、化学丰度特殊星、白矮星、白矮星-主序星双星、M31/M33球状星团、行星状星云和类星体、星系对、双活动星系核等。美国犹他大学的科研人员利用LAMOST数据发现了一颗距地球4万多光年的超高速星,这也是迄今发现的距地球最近的超高速星,它正以超过620 km/s的速度远离银河系中心。到目前为止,天文学家已确认了约20颗此类恒星。中国科学院国家天文台的科研人员利用LAMOST数据找到两颗金属丰度不足太阳万分之一的恒星,目前全球仅找到16颗此类恒星。这种极端贫金属恒星曾是最初照亮宇宙的天体,有“宇宙化石”之称,研究这种天体对于研究银河系形成至关重要。
此外,虽然LAMOST提供低分辨光谱,但LAMOST测定的精确恒星参数已被国外同行所认可。LAMOST（分辨本领R=1 800）测量的元素丰度精度与高分辨的美国斯隆APOGEE（分辨本领R=2 2500）项目光谱的精度相当。LAMOST测定的恒星距离与Gaia的差异在10%之内。 ( 1 ) 美国国家航空航天局的开普勒望远镜（Kepler）发现了3 000多颗太阳系外行星,但由于缺乏恒星光谱观测资料和恒星参数信息,阻碍了对这些新发现行星及所观测恒星的深入研究。LAMOST是唯一可以对该天区进行完整观测的望远镜,通过对Kepler天区的观测, 获得了该天区10万多颗恒星的高质量光谱,并测量了恒星基本参数。利用LAMOST恒星参数,校准了Kepler恒星大气参数,并分段拟合得出了Kepler星表参数的修正参考公式。（2）RAVE用LAMOST的恒星参数来检验RAVE第五批发布数据的参数。
LAMOS的研制成功使中国天文学家掌握和积累了拼接镜面主动光学技术,为中国研制极大口径光学望远镜打下了基础和创造了条件。LAMOST的建成和投入观测,使中国具备了世界领先的主动光学技术和多目标光谱观测能力,为中国的天文学研究增添了高水平的观测设施和平台,为中国在星系形成与演化、银河系结构、恒星形成、暗物质与暗能量等相关领域的重大研究提供了必要的条件和技术支撑,成为中国大科学工程中既有国际领先的科学目标,又有设计思想和技术创新的典范之作。LAMOST的规范运行有力推动了中国近场宇宙学的发展,培养了一批掌握世界最新光谱巡天观测技术的优秀青年人才,并将为研制新一代极大口径天文光学观测望远镜积累了宝贵的技术力量、人才队伍和运行管理经验。
