1、 课题来源与背景： （1）课题来源 项目《银河系星际介质与恒星形成历史》于2015年获国家自然科学基金委员会批准立项为重大项目课题，课题编号为：11590782。主要基于天马望远镜，系统开展银河系星际介质的观测研究。 （2）课题背景 对银河系星际介质的观测研究，一直以来都是天体物理学的研究热点。一方面，星际介质为恒星形成提供原材料，是恒星形成的摇篮；另一方面，恒星形成后又会对周围星际介质产生反馈，通过星风等形式将演化过程中核合成元素向外抛射，极大地影响着星际介质的化学演化、动力学演化和物质的分布。特别是恒星形成演化过程对周围环境和星际介质的反馈作用成为近些年国际上天文学研究的热点之一。 大质量恒星在形成之初会形成电离区或氢二区（HII Region）。氢二区是由年轻大质量恒星发射的高能(E≥13.6eV)紫外光子电离附近致密气体形成的主要由离子和电子以及处于复合状态的原子组成的区域。一般情况下，大质量恒星刚形成时，外层还包裹着富尘埃和光学厚的分子云物质，所以最初的氢二区无法通过光学观测手段进行研究。而这些区域中的气体受恒星辐射和恒星风活动激发，产生受尘埃吸收效应影响较小的红外、射电连续谱和谱线，使这些波段成为研究星际介质和年轻大质量恒星的主要观测方法。

    2、 研究目的与意义： 利用天马望远镜，对银河系星际介质和同位素丰度比开展系统的观测研究。一方面，对选定的氢二区样本开展其氢射电复合线的观测，确定其电子密度等参数，同时研究其动力学特征，并探索它们随银心距的关系。另一方面，对银河系大样本源开展同位素丰度比的系统观测研究，确定各个源的多种同位素丰度比，分析讨论各丰度比在大尺度上可能存在的梯度关系，更好地理解银河系的恒星形成、演化史。

    3、 论点与论据： 主要依托新建成的天马望远镜对银河系内大质量恒星形成区的大样本进行厘米波段(L 到Q）的多波段观测研究。选取典型的处于不同银经、不同演化阶段的源，利用天马望远镜进行C 波段长积分时间的观测，获得复杂分子如长碳链分子的信息，开展研究HC2n+1N系列分子的化学过程。利用测定的H2^12CO及其同位素分子H2^13CO谱线，确定不同银心距分子云的同位素丰度比12C/13C，探讨其大尺度的演化。对选定的氢二区开展多条射电复合线的观测，通过测得的一系列的复合线的强度，估算氢二区的电子密度等参数，创建新的氢二区模型分析方法。对于密度特别高的源，如不能测量出其对于热平衡的偏离，申请毫米波、亚毫米波望远镜（如Delingha 13.7m, IRAM 30m,CSO 等）的补充观测。对不同银心距的分子云，利用天马望远镜观测其14NH3 和15NH3分子的K 波段跃迁谱线，测定星际介质中氮同位素丰度比14N/5N，并分析其可能的演化规律；通过观测不同银心距源的CS 及同位素分子（13CS，C33S 和C34S）的毫米波分子谱线，测定星际介质中硫同位素丰度比，并分析其可能的演化规律；结合多种同位素丰度比结果，探索银河系的恒星形成历史。课题组一直从事申请国际先进望远镜，开展星际介质的观测研究工作，并具有很好的积累（如Zhang et al. 2015；Wang, Zhang, Gao et al. 2014; Zhang et al. 2007），为项目所需要的部分观测申请（CSO、JCMT、IRAM30 等）提供了保障。

    4、 创见与创新： 1) 对择优选取位于银河系不同区域的源样本，首次系统测定了多种同位素的丰度比，发现都存在随银心距递增的趋势，这与银河系由内而外的形成过程及恒星形成历史一致。 2) 创建了一种新的理论方法，通过多条射电复合线的观测直接确定氢二区的电子温度、密度等物理参数，而不依赖于困难的连续谱观测及复杂的氢二区的理论模型结构，有助我们对大样本氢二区特性的快速分析，获取其大尺度的可能演化特性。 3）在不同演化阶段的大质量恒星形成区探测到HC3N，HC5N，HC7N等长碳链分子，发现HC3N可能存在演化趋势，有助于我们准确理解该类复杂分子的产生机制，为星际空间有机分子甚至生命分子的搜寻提供可能的指导。 4）获得的银河系大质量恒星形成的厘米波段观测研究成果，与已有的国内外（亚）毫米波的相关观测成果形成互补；同时数据实施国际共享，为国际合作相关研究提供了一个好的平台。

    5、社会经济效益，存在的问题： 完成论文27 篇，其中已发表21 篇期刊论文和2 篇国际会议论文，待发表4 篇。项目执行期间，主办国内学术研讨会3 次，项目组成员6 人次应邀参加国际会议，赴美国夏威夷、奥地利维也纳参加国际天文大会并做口头报告；赴意大利、越南参加国际学术研讨会并做报告；多次申请并获得美国 ARO、SMT 等望远镜的观测时间（超1000小时），并成功开展了10 多次远程观测；申请并获得德国 Effelsberg、西班牙IRAM30 的观测时间，课题组成员10 人次赴德国 Effelsberg、西班牙IRAM30 等地开展天文观测，并顺访交流；参加国内学术会议约 50 人次；赴上海台等举办的暑期学校授课。共培养了2 名博士后、9 位研究生，其中闫耀庭同学被德国马普射电研究所录取攻读博士学位；在读4 人。此外积极吸收本科生加入课题研究工作，增强他们的相关天文知识背景，指导他们实地开展天文观测，培养他们的研究兴趣。5 年间参与项目的本科生累计超过35 人，考取攻读天文方向研究生超10 人，为天文研究队伍的壮大打下好的基础。

    6、 历年获奖情况： 无。