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“中国天眼”巡天探宇 阔步前行解密星空

发布时间:2022-01-06

来源:国家天文台【字号:

  “中国天眼”FAST自2020年1月11日验收以来,设施运行稳定可靠,年均观测服务超过5000个机时,发现脉冲星数量约500颗。

  2020年2月,FAST科学委员会遴选出五个优先和重大项目作为近年来FAST望远镜主要的亚博vip全站最新网站方向。约两百名科学家开始使用并处理FAST的科学数据。基于FAST的超大口径和灵敏度优势,近年来望远镜科学产出成绩斐然。

  快速射电暴是射电波段最亮的持续仅几毫秒的神秘现象,最初于2007年发现,疑似为来自河外星系的脉冲信号。发现之初,学界对于其真实性还有所怀疑,直到在2013年有更多此类现象被发现,才逐步得到认可和广泛的关注,并正式定名为快速射电暴。因为其起源与物理机制完全未知,是当今天体物理领域最大热点之一。

  历史数据中FRB重复暴的偏振特性单一无法区分辐射是磁层起源还是激波起源。利用FAST望远镜观测发现,偏振位置角的快速变化强烈暗示来自磁层的辐射起源。从而帮助科学家确定FRB的磁层起源。后续将充分发挥FAST望远镜的灵敏度优势,开展快速触发FRB后随观测,监测产生FRB的磁星,跟进重复暴发FRB,深化多波段共视观测FRB国际合作,及时跟进针对高能暂现源、特殊伽马暴和超亮超新星的观测,探究其物理本质。

  中性氢是宇宙中丰度最高的元素,广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。FAST望远镜是探测暗弱中性氢源的利器。通过FAST的中性氢星系巡天探测到10万个以上星系的中性氢HI谱线,揭示了星系中的原子气体的含量与星系性质的关系及其在星系演化中的作用;发现大量银河系高速云,揭示了银河系的气体的吸积过程,发现暗星系和各种特殊星系。

  目前研究团队已经完成数据处理pipeline的开发,以及相应的准备工作,即将开始大规模的宇宙大尺度、局部宇宙、星系间、最邻近的星系等不同尺度巡天。包括FAST可观测整个天区的crafts巡天,将覆盖一半天区以上,以及更小尺度上的各类深度巡天。探索宇宙物质在不同尺度上的分布,进一步理解暗物质、暗能量的属性,解读星系形成和演化的过程。

  脉冲星是大质量恒星死亡后的“遗骸”,一颗方糖大小的体积就有上亿吨的质量,脉冲星能够发射出高度周期性的脉冲,周期在1.4毫秒到23秒之间。被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星,可以与地球上最好的原子钟相媲美。因此,脉冲星是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。

  FAST配备19波束L波段接收机,是世界上最强大的脉冲星搜寻利器。目前我们仅完成了15%的FAST天空覆盖,新发现了约500颗脉冲星,其中包括一批最暗弱的脉冲星、挑战当代银河系电子分布模型的大色散量脉冲星、毫秒脉冲星、脉冲双星、一批模式变化和消零脉冲星以及射电暂现源等。大量高价值源需后随跟进观测,充分挖掘望远镜的科学潜力。通过脉冲星偏振、测时、闪烁等方法开展轨道测量、引力效应检验等工作的开展,来测量脉冲星质量,检验脉冲星强场引力。

  FAST是目前脉冲星最高精度测时设备,其测时精度比国际脉冲星测时阵IPTA提高了5至40倍,对于脉冲星弱源展现无可比拟的优势,FAST的5分钟积分即可达到百纳秒级的精度。

  FAST发现毫秒脉冲星的效率非常高,开展大样本高精度毫秒脉冲星和脉冲双星搜寻的研究,增加中国脉冲星测时阵CPTA候选体,提高探测引力波灵敏度,检验广义相对论、建立脉冲星时间标准,研究双星系统的形成与演化、辐射束结构、轨道运动学等

  FAST高灵敏度和优异偏振响应为高精度脉冲星测时提供基础。中国脉冲星测时阵列合作团队利用FAST开展了高精度脉冲星测时观测。对超过20颗毫秒脉冲星实现了优于100纳秒的精度,相比于国际脉冲星测时阵列数据,精度提高了5至50倍,FAST将打开纳赫兹引力波天文学窗口,开展纳赫兹引力波的直接探测研究。

  后续对这些脉冲星的测时观测可以探测来自遥远星系的低频引力波,还可用于建立脉冲星时间和空间基准,其中一些脉冲星将会成为检验引力理论的绝佳利器。

(责任编辑:程博)

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