“中国天眼”首次发现脉冲星 6颗获国际认证

2017-10-11 07:35 来源:央广网
  

  据中国之声《新闻纵横》报道,昨天,中国科学院国家天文台宣布,世界上最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜FAST,探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗脉冲星已通过系统认证,这是我国射电望远镜首次新发现脉冲星。

  脉冲星由恒星演化和超新星爆发产生,具有地面实验室无法实现的极端物理性质,是理想的天体物理实验室,对其进行研究,有希望得到许多重大物理学问题的答案。搜寻和发现射电脉冲星是FAST的核心科学目标。

  500米口径球面射电望远镜,简称FAST,被誉为“中国天眼”,由我国天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用。是由中国科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。“中国天眼”的外形像一口巨大的锅,接收面积相当于30个标准足球场。借助这只巨大的“天眼”,科研人员可以窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者,这也将为世界天文学的新发现提供重要机遇。与德国波恩100米望远镜相比,“天眼”的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米望远镜相比,“天眼”的综合性能也提高了约10倍。“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号。

  “中国天眼”FAST作为国之重器的大科学装置、我国“十一五”重大科技基础设备之一,经过一年的紧张调试,进展已超过预期及大型同类设备的国际惯例。未来,FAST将有希望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。接下来两年,FAST将继续调试,以期达到设计指标,通过国家验收,面向国内外学者开放。

  在发布会现场,FAST工程副总工程师李菂展示了脉冲星发出的信号。搜寻和发现射电脉冲星,是FAST的核心科学目标。经过一年的紧张调试,FAST已经探测到数十个优质脉冲星候选体,在经过国际合作进行后随观测认证后,目前已经通过系统认证6颗脉冲星。本次发布的两颗,分别距离地球1.6万光年和4100光年。

  李菂:因为脉冲星的发现,只是中子星科学的第一步,再往后需要通过比较精确的时间观测,来做引力检验以及将来做引力波的探索,我想,系统地利用中国的望远镜进行发现中子星和脉冲星进行研究的时代,现在是刚刚的开始。

  同时,FAST目前已经实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行,调试进展超过预期及大型同类设备的国际惯例。目前FAST已经积累了700个小时的试观测时长,提前超额完成了本年度500小时的试观测任务。

  国家天文台台长严俊:随着诸多关键技术问题的进一步解决,FAST于2017年8月27日,首次实现跟踪观测,并稳定地获取目标源的信号,到此,FAST基本完成了望远镜的功能性调试,通过利用特定目标源的定标,FAST已经是初具威力的巨型射电望远镜,也充分验证了该望远镜在灵敏度上的优势。

  FAST调试难度巨大,调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多学科领域,具有极大的技术挑战。同时,FAST望远镜工作模式显著区别于传统望远镜,没有成熟的经验可供参考。它的正常工作还涉及到大量运动机构的协同动作,且需要在500米的尺度上实现毫米级的测量及控制精度,不仅精度要求高,安全问题更是重中之重。

  FAST调试组组长姜鹏告诉记者:“我们也是在一步步摸索中寻找解决方案,遇水搭桥。也确实产生一些原创性的技术成果,比如我们首创研制的反射面实时仿真系统投入使用,其实都是以前没有的技术,但是未来都会在我们FAST工程应用中产生效益。”

  银河系中有大量脉冲星,但是由于它们的信号暗弱,容易被人造电磁干扰淹没,目前只观测到一小部分,具有极高灵敏度的FAST望远镜是发现脉冲星的理想设备。

  李菂:它的密度基本可以达到一立方厘米1亿吨或者10亿吨,基本上把你在一两分钟之内能够想得到的世界上所有的著名的建筑,再加上世界上所有的大象,把它全都压缩到中子星的这个密度,它大概就是这么大。所以这个只有在天空实验室能够给我们提供的这种极端的物质条件,可以研究基础的物理,可以帮助我们做深空脉冲星导航,以及可以未来可以帮助我们测量引力波。

  脉冲星的自转周期极其稳定,准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。FAST有希望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波也将做出原创贡献。

  李菂:实际上就是研究三类主要的科学,一类就是它中子星的本身,它对基础物理学的推动和挑战。第二个是通过这个时钟的信号去检验引力,可以达到接近原子钟的精度,包括广义相对论以及其他的这些引力的理论,因为它双星的运动,会产生各种各样的二阶三阶高阶的效应。第三个就是引力波的测量。

  据介绍,在接下来的两年里,FAST将继续调试,以期达到设计指标,通过国家验收,实现面向国内外学者开放。同时进一步验证、优化科学观测模式,继续催生天文发现。

  国家天文台台长严俊表示:“调试团队将继续致力于望远镜性能及可靠性方面的提升工作,争取早日实现望远镜验收指标,并稳定地保证望远镜的有效观测时长,将FAST打造成世界上具有统治力的射电望远镜。同时,将进一步加大与国内外科学团队的合作,争取出更多、更好的科学成果。”

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