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中国天眼未来如何巡天探宇解密星空?权威答复来了

发布时间:2022-01-06

来源:中国新闻网 孙自法【字号:

FAST科学委员会主任、平方公里阵列射电望远镜(SKA)中国首席科学家武向平院士介绍FAST后续计划 中新社记者 孙自法摄

资料图:位于贵州平塘的中国天眼(FAST)。中新社记者 孙自法摄

快速射电暴FRB 121102发生在遥远的矮星系,科学家仿王希孟“千里江山图”绘制射电天文艺术图。国家天文台供图

中国天眼感知纤弱的星际磁场,科学家仿顾恺之“洛神赋图卷”绘制射电天文艺术图。国家天文台供图

  北京时间1月6日凌晨,亚博yabo888vip网页版登录国家天文台科研人员领导的国际合作团队通过被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST),又一重磅天文科研成果论文获国际学术期刊《自然》以封面文章上线发表,引发学界瞩目。

  作为目前世界上最大最灵敏的单口径射电望远镜,“中国天眼”以雄厚科研实力在国际中低频射电天文领域“傲视群雄”:

  FAST年观测时长超过5300小时,远超国际同行预期的工作效率;FAST已发现约500颗脉冲星,成为运行以来世界上发现脉冲星效率最高的天文设备;FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展,为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供重要观测证据;FAST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爆发率的完整能谱及其双峰结构;FAST“银道面脉冲星快照巡天”项目不到两年所发现的脉冲星数量已超越美国阿雷西博望远镜15年的搜寻结果……

  在开放运行效率和质量不断提高的基础上,FAST这一具有超高灵敏度优势的观天利器未来如何巡天探宇、解密星空?人类之眼如何通过“中国天眼”更多、更好地认知宇宙?在基于FAST的最新成果论文发表前夕,中科院于1月5日在北京举行2022年度首场新闻发布会,专题介绍大国重器“中国天眼”高质量开放运行及系列重要科研进展,并权威回应FAST后续发展目标、规划等备受关注和值得期待的议题。

  中科院国家天文台台长常进院士表示,FAST运行已进入出好成果、大成果阶段。在未来观测中,FAST将致力于寻找全世界都在寻找的小于1毫秒的亚毫秒脉冲星,并寻找脉冲星和黑洞组成的双星,以及开展中性氢巡天,“这是FAST最具优势的地方,它的灵敏度高,在中性氢巡天方面预期取得重大成果发现”。

  中科院国家天文台研究员、FAST科学委员会主任武向平院士还担任国际大科学工程“平方公里阵列射电望远镜”(SKA)中国首席科学家,他说,中国射电天文学发展战略要坚持自主研究与国际合作相结合,单口径与干涉阵列协同发展,国内立足单口径FAST,国际参与干涉阵列SKA,推动FAST“看得深”和SKA“看得广”实现互补,目标是让中国射电望远镜的灵敏度持续保持国际领先。

  武向平透露,FAST正在酝酿给全国中小学生开放1%观测时间,大约50个小时,征集遴选青少年关于天文领域的奇思妙想,中小学生提出科学想法,由天文学家帮助他们来实现,并为入选孩子们创造跟科学家一起在FAST工作的机会。

  针对神秘的快速射电暴(FRB)现象、中性氢宇宙研究、脉冲星搜寻等天文热点前沿,“中国天眼”未来有何具体安排?中科院国家天文台在新闻发布会上也一一予以回复。

  ——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,2013年正式定名。这方面,FAST后续将充分发挥其灵敏度优势,开展快速触发快速射电暴后随观测,监测产生快速射电暴的磁星,跟进重复爆发快速射电暴,深化多波段共视观测快速射电暴国际合作,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。作为探测暗弱中性氢源的天文利器,通过FAST的中性氢星系巡天力争探测到10万个以上星系的中性氢谱线。

  目前,中科院国家天文台研究团队已完成中性氢星系巡天数据处理工具开发及相应准备工作,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,旨在探索宇宙物质在不同尺度上的分布,进一步理解暗物质属性,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,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,是当今世界上最强大的脉冲星搜寻利器和脉冲星最高精度测时设备,目前仅完成15%的 FAST天空覆盖,新发现约500颗脉冲星,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。

  前期脉冲星观测积累大量高价值源需后随跟进观测,中科院国家天文台将充分挖掘FAST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,来测量脉冲星质量,检验脉冲星强场引力。

  同时,利用FAST发现毫秒脉冲星效率非常高的优势,开展大样本高精度毫秒脉冲星和脉冲双星搜寻与研究,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还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。

  中科院国家天文台表示,“中国天眼”未来将在快速射电暴起源与物理机制、中性氢宇宙研究、脉冲星搜寻与物理研究、脉冲星测时与低频引力波探测等方向上,不断产出深化人类对宇宙认知的科学成果。

(责任编辑:阎芳)

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