【上海鄰米網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)省心，一站到家，優(yōu)惠多多】上個月，中國科學(xué)院國家天文臺宣布，500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）經(jīng)過一年緊張調(diào)試，已實現(xiàn)指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行，并確認多顆新發(fā)現(xiàn)脈沖星。

宇宙從哪里來，將要到哪里去？人類認識宇宙經(jīng)歷了復(fù)雜而崎嶇的過程，直到上世紀(jì)中葉，“大爆炸宇宙論”才逐漸主宰大多數(shù)人的宇宙觀。但要真正回溯原初宇宙，天文學(xué)還有眾多謎團有待發(fā)現(xiàn)和解答。

上世紀(jì)末，中國天文學(xué)家提出獨立研制一臺新型的喀斯特單元，即500米口徑球面射電天文望遠鏡。這個中國人對回溯原初宇宙的響應(yīng)，后來成了人們熟知的“中國天眼”。

“天眼”發(fā)現(xiàn)脈沖星首獲確認

9月10日，從澳大利亞帕克斯望遠鏡上傳回令人振奮的消息，“天眼”于8月22日和8月25日在南天銀道面掃描到的兩顆脈沖星候選體得到確認，這是中國人利用自主研制的天文望遠鏡發(fā)現(xiàn)的第一批脈沖星。

從預(yù)研究到建成，歷時22年，中國科技工作者克服了關(guān)鍵技術(shù)無先例可循、關(guān)鍵材料急需攻關(guān)、核心技術(shù)遭遇封鎖等困難，把一臺設(shè)計和結(jié)構(gòu)均無先例可循的可變反射面射電望遠鏡從圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實，在望遠鏡口徑、靈敏度、分辨率、巡星速度等關(guān)鍵指標(biāo)上全面超越國際先進水平。

“天眼”在設(shè)計之初并沒有明確的科學(xué)目標(biāo)，但當(dāng)這臺世界最大的單口徑射電望遠鏡落成后，巡視宇宙中的中性氫、觀測脈沖星、主導(dǎo)國際低頻甚長基線干涉測量網(wǎng)、探測星際分子、搜索可能的星際通訊信號都成為它擅長的領(lǐng)域。【上海鄰米網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)省心，一站到家，優(yōu)惠多多】

2017年8月，“天眼”成功實現(xiàn)了指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行?！疤煅邸惫こ谈笨偣こ處?、中科院國家天文臺射電天文研究部首席科學(xué)家李菂領(lǐng)銜的團隊，在短短一個月內(nèi)就通過漂移掃描發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，但仍處于調(diào)試期的“天眼”不具備認證脈沖星的資格，直至“天眼”發(fā)現(xiàn)的兩顆脈沖星候選體在今年9月得到澳大利亞帕克斯望遠鏡的確認。

中科院國家天文臺10月10日宣布，“中國天眼”發(fā)現(xiàn)2顆新脈沖星，距離地球分別約4100光年和1.6萬光年。

“天眼”可以“尋找外星人”？

看似調(diào)試期間的偶然發(fā)現(xiàn)，其實有著必然性。自2015年起，【上海鄰米網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)省心，一站到家，優(yōu)惠多多】“天眼”團隊就與貴州師范大學(xué)合作，聯(lián)合搭建早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心，開展在脈沖星觀測領(lǐng)域很少被運用的漂移掃描，并研發(fā)了創(chuàng)新脈沖星搜索數(shù)據(jù)庫。

澳大利亞科學(xué)及工業(yè)研究院帕克斯望遠鏡科學(xué)主管喬治·霍布斯說，已知的脈沖星約有一半是帕克斯望遠鏡發(fā)現(xiàn)的，但現(xiàn)在想利用帕克斯發(fā)現(xiàn)新脈沖星太難了。實際上，“天眼”發(fā)現(xiàn)的脈沖星候選體拿到其他射電望遠鏡上，有很大一部分是無法得到確認的，因為其他射電望遠鏡根本看不見。

脈沖星是宇宙中除了黑洞以外密度最高的天體，每個立方厘米的質(zhì)量相當(dāng)于地球上的一億噸。脈沖星的磁場達到萬億高斯，比地球磁場高萬億倍。有的脈沖星每秒旋轉(zhuǎn)能達到數(shù)千次，且發(fā)射極其穩(wěn)定的脈沖，是宇宙中最精確的時鐘。

因為脈沖星的這些特性，它被科學(xué)家們譽為理想的天體物理實驗室，通過對其在地面實驗室無法實現(xiàn)的超高密度、超高磁場等極端物理性質(zhì)的研究，有望不斷延伸人類的宏觀和微觀視野。

至今，人類發(fā)現(xiàn)了2700余顆脈沖星，它們都位于銀河系內(nèi)。但科學(xué)家們相信，受制于射電望遠鏡的靈敏度，這只是冰山一角。由于發(fā)現(xiàn)脈沖星越來越困難，脈沖星計時陣、脈沖星導(dǎo)航等相關(guān)應(yīng)用研究也進入瓶頸期。

“天眼”的靈敏度是此前最強的美國阿雷西博望遠鏡的2倍。科學(xué)家們預(yù)計，它能使人類發(fā)現(xiàn)的脈沖星增加1至2倍。這意味著“天眼”可提供大量新的研究樣本，并有望發(fā)現(xiàn)更多暗弱、新型的脈沖星，以及發(fā)現(xiàn)更多守時精準(zhǔn)的毫秒脈沖星，對脈沖星計時陣探測引力波做出貢獻。

“天眼”甚至還能“監(jiān)聽”宇宙中可能存在的外星文明發(fā)出的無線電波。用霍布斯的話說，帕克斯望遠鏡目前有20%的時間分配給了“尋找外星人”，但仍一無所獲，中國“天眼”看得更遠，說不定將來會有令人振奮的消息。

有望發(fā)現(xiàn)河外星系脈沖星

河外星系脈沖星是“天眼”有望取得突破的領(lǐng)域之一。目前，中國科學(xué)家已經(jīng)開始掃描M31仙女星系。仙女星系距離地球254萬光年，是距離銀河系最近的大星系，在數(shù)十億年后可能會與銀河系相撞。【上海鄰米網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)省心，一站到家，優(yōu)惠多多】

254萬光年，比“天眼”已發(fā)現(xiàn)的脈沖星還要遙遠上百倍。把望遠鏡瞄準(zhǔn)這么遙遠的距離是需要一點運氣的，但這更體現(xiàn)了中國科學(xué)家在宇宙探索中敢為人先的勇氣。一旦發(fā)現(xiàn)河外星系脈沖星，將大大推動星際間介質(zhì)及暗物質(zhì)暈結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究。

“天眼”還被寄予希望發(fā)現(xiàn)脈沖星與黑洞組成的雙星系統(tǒng)，以利用脈沖星研究黑洞周圍的時空。此外，宇宙中最普遍的元素是氫，通過“天眼”觀測宇宙中不同距離不同方向的中性氫1.4GHz譜線，能更好地解答“宇宙從哪里來，將要到哪里去”。

除了主要由恒星組成的星系，宇宙中還有很多氣體星系是光學(xué)望遠鏡看不見的。“天眼”把人類的中性氫探測能力提高了10倍，有望發(fā)現(xiàn)更多氣體星系，也有望發(fā)現(xiàn)新的星際分子。為此，中外科學(xué)家正聯(lián)合研制一臺迄今最先進的19波束饋源接收機，以拓展“天眼”的觀測目標(biāo)。【上海鄰米網(wǎng)絡(luò)，專業(yè)省心，一站到家，優(yōu)惠多多】

“天眼”未來將會很忙，因為國內(nèi)外天文學(xué)乃至相關(guān)科學(xué)領(lǐng)軍人才都會聚集到這里。在可以預(yù)期的10年到20年內(nèi)，“天眼”不僅將保持世界一流望遠鏡的地位，也將成為人類天文發(fā)現(xiàn)的催化器和天文人才的集聚器。