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中國天眼FAST獲重大成果 明年將向世界開放

2020年11月05日08:40 | 來源:人民網-科技頻道
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人民網北京11月5日電(趙竹青)“中國天眼”FAST建成運行以來,觀天成效如何?記者近日從中國科學院國家天文台獲悉,中國天眼FAST目前已發現脈沖星數量超過240顆,基於FAST數據發表的高水平論文達到40余篇。這意味著,隨著性能的提升,FAST的科學潛力正在逐步顯現。

無人機拍攝的FAST。(新華社記者歐東衢攝)

近日兩項重磅研究成果出爐

FAST,是世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡的簡稱,亦有“中國天眼”之稱。它是由人民科學家、時代楷模南仁東先生於上世紀九十年代提出構想,歷時二十余年建設完成的巨型射電望遠鏡。其靈敏度為全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上,對促進我國天文學實現重大原創突破具有重要意義。

FAST的順利運行,使我國相關科研團隊迅速成為國際快速射電暴領域的核心研究力量。記者獲悉,中國天眼FAST最新的觀測揭示了宇宙毫秒無線電爆發的新物理,研究成果正陸續發表於國際科學期刊《自然》雜志上。

其中一項重大成果,是北京大學教授、國家天文台研究員李柯伽研究團隊利用FAST探測到一例全世界僅有21例的快速射電暴重復爆FRB180301,在國際上首次發現該重復爆的輻射具有非常豐富的偏振特征。這一觀測對快速射電暴的輻射起源提供了新的信息,顯示了磁層在快速射電暴輻射機制中的作用。該成果論文已於北京時間10月29日在國際科學期刊《自然》雜志上正式發表。

另一成果,是北京師范大學林琳博士、北京大學張春風博士、國家天文台王培博士等聯合研究團隊利用FAST對銀河系磁星軟伽馬重復暴源SGR 1935+2145進行多波段聯合觀測。在SGR 1935+2145發生高能爆暴發的同時,借助FAST超高的靈敏度對射電波段流量給出了迄今為止最嚴格的限制。該成果說明SGR和FRB爆暴發具有較弱的相關性,磁星暴發產生FRB必須依賴於極其特殊的物理條件。相關論文於北京時間11月5日在國際科學期刊《自然》雜志正式發表。

來源於磁層的快速射電暴偏振多樣性(李柯伽 供圖)

FAST科學潛力正逐步顯現

FAST從預研到完成花費了26年的時間,前后四代近百名科研工作者前赴后繼投入到這個項目中。FAST它的反射面面積相當於大約30個標准足球場,無可爭議地成為世界最靈敏的單口徑射電望遠鏡,大大拓展人類的視野,也使中國的天文學家終於有機會走到人類視界的最前沿。

隨著一系列關鍵技術的突破,FAST自2016年落成以來,經過三年多的調試,於2020年1月11日通過國家驗收並正式開放運行。目前設施運行穩定可靠,近一年已經觀測服務了超過5200個觀測機時,達到超過預期設計目標近2倍。

“FAST靈敏度達全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上,超強靈敏度使其在射電瞬變源方面具有重大潛力。”中國科學院院士、國家天文台台長常進介紹,FAST有望在短時期時間內實現納赫茲的引力波探測、捕捉到宇宙大爆炸時期的原初引力波,為研究宇宙大爆炸原初時刻的物理過程提供數據支撐。同時它還有能力將我國深空探測及通訊能力延伸至太陽系邊緣,滿足國家重大戰略需求。

值得指出的是,FAST發現脈沖星數量已超過240顆,包括被稱作“黑寡婦”的新脈沖雙星系統,以及有“紅背蜘蛛”之稱的具有掩食現象的毫秒脈沖雙星。借助FAST的高靈敏度,脈沖星信號掩食現象以及脈沖星信號到達時間延遲等細節變化,都被清晰觀測到。

當前,引力波的探測是天文學界的熱門話題。中國科學院院士、FAST科學委員會主任武向平介紹,通過對毫秒脈沖星的長期監測,選取一定數目的毫秒脈沖星組成計時陣列,可以探測來自超大質量雙黑洞等天體發出的低頻引力波。而FAST的超高靈敏度,將脈沖星的測時精度提升了至少一個數量級,這有望使人類首次具備納赫茲引力波的探測能力。

“可以說,我們已經走在‘出大成果’的攀登之路上。”武向平說。

滿天繁星下的FAST。(新華社記者劉續攝)

明年將向全世界開放

為實現在短時間內“多出成果、出大成果”的目標,FAST的觀測時間可謂相當寶貴。

“目前,觀測時間的競爭已經相當激烈。”FAST運行和發展中心常務副主任、總工程師姜鵬告訴記者,今年2月,FAST團隊克服疫情影響,正式啟動科學委員會遴選出的五個優先和重大項目,近百名科學家開始使用並處理FAST的科學數據。4月,時間分配委員會開始向國內天文界征集自由申請項目,目前已經接到170余份申請。

“申請的總時間約5500個小時,實際批准1500個機時,隻有30%能得到支持。”姜鵬說。

據了解,為讓這一“大國重器”的價值得以充分發揮,FAST團隊夜以繼日精准調試,盡最大力量將FAST維持在最佳狀態,力爭通過優化技術保障,讓觀測時間得以安排得更加“緊湊”。

“今天取得的成果,只是証明了望遠鏡科學產出所能達到的高度,但這不應該是終點,而是一個新的起點。”武向平表示,為了發揮更大的科學價值,計劃明年將FAST向全世界科學家開放使用。

(責編:趙竹青、呂騫)

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