「中國天眼」已發現240多顆脈衝星 專家解讀FAST最新研究進展

2020-11-07 央廣網

央廣網北京11月7日消息 據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞縱橫》報導,「中國天眼」自今年1月驗收以來,設施運行穩定可靠,迄今為止已經發現脈衝星數量超過240顆,並根據FAST數據發表了40多篇高水平論文,FAST在快速射電暴方面的研究成果近日陸續發表在國際科學期刊《自然》雜誌上,使得我國相關科研團隊迅速成為國際快速射電暴的核心研究力量。

如何讀懂這些科學成果呢?有網友留言,雖然看不懂,但感覺很厲害。真不是大家知識水平不行,而是FAST觀測的領域本身就是最前沿的。比如什麼是脈衝星?脈衝星又稱波霎,是中子星的一種,由恆星演化和超新星爆發而產生,因發射周期性脈衝信號而得名。

脈衝星的本質是中子星,具有在地面實驗室無法實現的極端物理環境,是理想的天體物理實驗室,科學家們對其進行研究,期望得到許多重大物理學問題的答案。總而言之,研究脈衝星是我們了解宇宙的一個重要途徑。

FAST為何能短時間內發現多達240多顆脈衝星?而FAST團隊的目標是,未來5年力爭發現1000顆脈衝星。這能做到嗎?國家天文臺首席研究員韓金林6日在接受《新聞超連結》採訪時說:「我知道大家對FAST能有更多的發現期待非常高。我們中國當時建FAST的時候,脈衝星當成FAST的首要科學目標,希望能夠以巨大的接收面積和極高的靈敏度發現銀河系裡更多的脈衝星。能夠發現多少顆脈衝星,有幾個比較重要的先決條件:第一,跟澳大利亞相比,中國看到的銀河相對來說比較有限,所以我們探測銀河系裡的脈衝星時不如澳大利亞有利。我們中國有一點靠近北方,所以我們看到的是局部的銀河。第二,我們的望遠鏡已經非常靈敏,能夠看到很多脈衝星。我很高興地告訴大家,從去年年底到今年在春節的時候,大概觀察了兩三個月的時間,我們就發現了120顆脈衝星。我們有信心能夠看到1000顆脈衝星。我們現在意識到有一個問題就是我們看到的銀河快看到邊緣了,越到邊緣區脈衝星的數量就降低了。儘管能看得遠,但是遠處的脈衝星沒那麼多,這使得心裡有點『打折扣』。但是不管怎麼樣,我們儘量努力,我們的目標是假如它有,就不漏掉任何一個,把它全『摟』回來。此外,如果這些脈衝星有特別有趣的物理現象,我們一定要揭示出來。所以發現1000顆脈衝星是有信心的,但是又『打點折扣』,我們正在努力用各種運行方法搜尋。」

最近,北京大學教授、國家天文臺研究員李柯伽研究團隊利用「中國天眼」探測到一例快速射電重複暴,這一觀測對快速射電暴的輻射起源提供了新的信息。快速射電暴是什麼?FAST最新的研究進展揭示了什麼?

李柯伽表示:「快速射電暴其實是一種新發現的天體,它是2007年才發現的一種新現象,它是在宇宙非常遠的距離上幾億光年之外未知的一種射電源。它的現象表現成一個脈衝很短的、非常亮的脈衝輻射,這個時間大概就是毫秒量級的,大概就這麼短的一生裡將所有的能量釋放掉。釋放能量有多高?相當於地球上幾百億年全球總的發電量在幾個毫秒裡以無線電波的形式完全釋放出來。FAST觀測快速射電暴,我們這個工作裡最核心的貢獻是判斷出快速射電暴的輻射來源於所謂的磁層結構。所以我們工作結論很簡單:我們搞明白了快速射電暴的輻射是磁層裡邊來的,不應該是基波裡邊來的。那麼,它為什麼是前沿呢?因為我們不知道答案,凡是不知道答案的東西我們叫做前沿。那麼,FAST從這個意義上來說也邁入了國際上開展快速射電暴觀測的第一梯隊。」

每一個這樣的新發現都是人類對宇宙的多一分了解,這得益於FAST靈敏的觀測能力和科學家精密的研究。李柯伽表示,FAST在快速射電暴觀測方面已經是國際上第一梯隊了。而且我們也看到,明年FAST將向全球開放,也就是說,全世界的科學家都可以使用它。那麼,FAST的綜合性能到底怎樣呢?在國際上是什麼地位?中國科學院院士、FAST 科學委員會主任武向平介紹:「天文學是依賴觀測設備的科學,沒有觀測設備你只能紙上談兵,做做理論和運用別人的數據。這就是為什麼我們在FAST之前並沒有在自己的國土上看到過新的脈衝星,因為你的口徑不夠,靈敏度不夠。所以FAST的出現巨大地改變了這個現狀。大家可以看到,現在脈衝星已經發現到三位數了,希望再衝到四位數上去,有了這個大國利器,我們國家射電地位馬上不一樣了。如果我們在明年進行開放以後,再通過國外的科學家使用這個設備,就可以巨大地增加我們的顯示度。現在來講,我們國家的射電地位從設備上來講已經是第一梯隊了,科學家也是第一梯隊,你可以看到今天的年輕人和我們這麼多年的積澱已經到了第一梯隊了。」

今年1月FAST通過國家驗收,正式開放運行。到現在,FAST已經有了一個長長的成績單:觀測服務超過5200個機時,超過預期目標近2倍;累計發現脈衝星超過240顆;基於觀測數據發表的高水平論文達到40多篇……未來FAST還會做什麼?有望在哪些領域再取得突破呢?

武向平說:「我們現在發現的脈衝星都是銀河系內的,距離都比較近。我們希望FAST能夠做出一個重大的創舉來:能不能看到不屬於銀河系的一顆脈衝星,看到河外去。我們定的目標叫『仙女座大星雲』,天文學界叫M31,是個和我們銀河系個頭差不多大小的星系。如果我們發現能夠看到銀河系外的一顆脈衝星,這是對FAST靈敏度一個最好的檢測。同時我們希望做另一件事情,就是通過這樣的監測發現另外一種非常奇特的現象:兩個超大質量的黑洞撞在一起的引力波。這個望遠鏡還能做出重大的發現是什麼呢?現在大家看到的都是沒有圖像的東西。我們現在要啟動一個工作,是要拍出一幅FAST看到的天上的天圖。此外,FAST還能做什麼事呢?就是尋找第二地球,尋找地外文明。FAST可以做這件事情,它的靈敏度足夠高了。所以我們在自由申請項目裡面支持了這一個項目,就是希望收聽到外星人給我們的信號,如果那個生命體發展得足夠智慧,它們掌握了無線電通訊的話,我們能做這件事情。」

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