“中国天眼”将与空间望远镜搭档 寻找地外文明不是科幻故事

摘要:

位于贵州省平塘县大窝凼的500米口径球面射电望远镜(FAST)被誉为“中国天眼”,自2020年1月通过国家验收以来,FAST已经高效运行2年,在脉冲星发现、中性氢谱线测量星际磁场等领域取得一批重要科学成果。

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同时,FAST在2021年正式向全球开放共享,14个国家的27份国际项目开始启动科学观测。中国科学院国家天文台研究员、FAST首席科学家李菂近日接受《环球时报》记者专访时表示,FAST目前取得的成果超出此前预期,未来它将逐渐承担起前任全球最大的单孔径望远镜——阿雷西博望远镜的角色,为全球科学家提供更多观测机会。



一批重要科研成果显示超预期效率

本月初,国家天文台公布了科学家依托FAST又取得的一批重要科研成果,包括FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展;获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本,首次揭示快速射电暴的完整能谱及其双峰结构;“银道面脉冲星快照巡天”项目持续发现毫秒脉冲星;开展多波段合作观测,开启脉冲星搜索新方向,并打开研究脉冲星电磁辐射机制的新途径。

FAST首席科学家李菂对《环球时报》记者表示,FAST从建成到通过验收,经过3年艰苦卓绝的调试,工程团队针对一线观测实践中的问题已经尽可能进行调整、完善,因此才有目前这样超出预想的效率,并且未来还可以更进一步提高。

在上述科研成果中,FAST对脉冲星的探索取得最为直观的成果,累计发现脉冲星509颗,也成为近两年内发现脉冲星最多的单体望远镜。脉冲星是一种快速自转的中子星,可以不断发出电磁脉冲信号。

李菂向《环球时报》记者介绍称,由于上述特征,脉冲星提供的准确时钟信号可以成为宇宙尺度上进行基础物理测量的工具,甚至是唯一可用的银河尺度的准确时钟。脉冲星的研究对天文学和基础物理都有重要意义。

李菂表示,再积累5-10年,中国科学家有望依托FAST在脉冲星研究领域取得革命性突破。目前,FAST已经在计划针对银河系的“姐妹星系”仙女座星系进行脉冲星搜索。此前,科学家还从未在银河系外的旋涡状星系中发现过射电脉冲星。

相比脉冲星,快速射电暴(FRB)是目前天文学更热门、发展更迅速的领域之一。李菂表示,快速射电暴是宇宙中最明亮的射电爆发现象,可在1/1000秒时间内释放出太阳一整年的能量。

2019年,李菂与国家天文台王培、朱炜玮等科学家领导的国际合作团队获得迄今最大的快速射电暴爆发事件样本,在一个半月的时间内观测到快速射电暴FRB121102的1652次爆发事件。这一发现超过此前该领域所有文章发表的爆发事件总量,并首次揭示了快速射电暴的完整能谱及其双峰结构。李菂对《环球时报》记者表示,这一成果将该领域推向一个高统计性研究的新阶段。

依托FAST,李菂与国家天文台庆道冲领导的国际合作团队还利用原创的中性氢窄线自吸收方法(HINSA),首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果,为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要观测证据。论文于本月初在国际学术期刊《自然》杂志以封面文章(小图)形式正式发表。李菂说,未来科学家可以利用HINSA进行更加系统的测量,有望根本性地改变目前对星际磁场的认识。

寻找地外文明不是科幻故事

FAST是继承和超越美国阿雷西博望远镜的全球最大射电望远镜。2020年底,阿雷西博望远镜坍塌,FAST承担起更为重要的角色和责任。《环球时报》记者注意到,在上述国家天文台公布的科研成果中,不少都是国际合作团队完成的。

2021年3月31日,FAST正式向全球开放共享,向全球天文学家征集观测申请。此次征集收到来自不同国家共7216小时的观测申请,最终14个国家(不含中国)的27份国际项目获得批准,并于2021年8月启动科学观测。“天文领域本身就注重开放合作,正如‘天眼之父’南仁东经常提到的,人类拥有同一片天空。”李菂说。

目前,FAST有10%的观测时间供国际项目使用。李菂说,一旦国外科学家获得时间分配后,他们可以自行安排时间和观测计划,由FAST执行,而这些项目同样需要接受国际同行的评审。

据李菂介绍,申请FAST项目的科学家主要来自美国、欧洲和澳大利亚,他对与澳大利亚科学家开展的合作印象最为深刻。李菂告诉《环球时报》记者,中澳两国科学家在射电天文领域的合作开展很早,早在两国建交之前,澳大利亚射电天文学家克里斯琴森就曾于1963年来华协助中国建立射电天文设备,“这甚至比‘乒乓外交’还要早。”2017年,尚在调试期的FAST发布首批成果,发现6颗新脉冲星就是与澳大利亚科学家合作的结果。李菂表示,当时FAST搜索到非常优良的信号,之后使用了澳大利亚成熟的望远镜进行验证,这种合作提高了FAST的工作效率。李菂说,中澳在射电天文领域有着良好传统,目前两国科学家的交流合作也是十分顺畅的。

李菂说,此前全球科学家都会使用美国阿雷西博望远镜进行观测和研究,未来FAST也会逐渐承担这样的角色,向全球开放共享时间会越来越多。

美国伊利诺伊大学教授、国际星际磁场测量领域知名科学家克里斯·克鲁切尔几年前曾访问FAST。他表示,对FAST的工程与工作人员印象非常深刻,因为它是迄今为止世界上最大、最强的单天线射电望远镜,赋予了FAST产生突破性科学研究的潜力。“我期待 FAST的进一步工作,这将扩展我们对恒星形成原理的认识,并将推进天体物理学的其他领域。”

向全球开放共享的时间会越来越多

FAST是继承和超越美国阿雷西博望远镜的全球最大射电望远镜。2020年底,阿雷西博望远镜坍塌,FAST承担起更为重要的角色和责任。《环球时报》记者注意到,在上述国家天文台公布的科研成果中,不少都是国际合作团队完成的。

2021年3月31日,FAST正式向全球开放共享,向全球天文学家征集观测申请。此次征集收到来自不同国家共7216小时的观测申请,最终14个国家(不含中国)的27份国际项目获得批准,并于2021年8月启动科学观测。“天文领域本身就注重开放合作,正如‘天眼之父’南仁东经常提到的,人类拥有同一片天空。”李菂说。

目前,FAST有10%的观测时间供国际项目使用。李菂说,一旦国外科学家获得时间分配后,他们可以自行安排时间和观测计划,由FAST执行,而这些项目同样需要接受国际同行的评审。

据李菂介绍,申请FAST项目的科学家主要来自美国、欧洲和澳大利亚,他对与澳大利亚科学家开展的合作印象最为深刻。李菂告诉《环球时报》记者,中澳两国科学家在射电天文领域的合作开展很早,早在两国建交之前,澳大利亚射电天文学家克里斯琴森就曾于1963年来华协助中国建立射电天文设备,“这甚至比‘乒乓外交’还要早。”2017年,尚在调试期的FAST发布首批成果,发现6颗新脉冲星就是与澳大利亚科学家合作的结果。李菂表示,当时FAST搜索到非常优良的信号,之后使用了澳大利亚成熟的望远镜进行验证,这种合作提高了FAST的工作效率。李菂说,中澳在射电天文领域有着良好传统,目前两国科学家的交流合作也是十分顺畅的。

李菂说,此前全球科学家都会使用美国阿雷西博望远镜进行观测和研究,未来FAST也会逐渐承担这样的角色,向全球开放共享时间会越来越多。

美国伊利诺伊大学教授、国际星际磁场测量领域知名科学家克里斯·克鲁切尔几年前曾访问FAST。他表示,对FAST的工程与工作人员印象非常深刻,因为它是迄今为止世界上最大、最强的单天线射电望远镜,赋予了FAST产生突破性科学研究的潜力。“我期待 FAST的进一步工作,这将扩展我们对恒星形成原理的认识,并将推进天体物理学的其他领域。”

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