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中國天眼FAST首秀引矚目 已超額完成年度試觀測任務
2017-10-16 08:52:40 來源: 中國青年報
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  原標題:中國天眼FAST“首秀”前後

  幾乎沒有懸念,“中國天眼”FAST的成果“首秀”,又一次讓中國科學界站到全世界面前。10月10日,FAST團隊攜脈衝星發現的成果甫一亮相,就引來國內外注目,享譽世界的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的科學主管喬治·霍布斯評價:這是國際天文學界目前最令人激動的事件之一。

  但鮮為人知的是,直到FAST“首秀”的前夜,中國科學院國家天文臺的科學家還在爭取更多的新脈衝星通過國際係統認證。彼時,這個位于中國貴州的全球最靈敏的單口徑射電望遠鏡,已經發現了6顆新脈衝星,其中最早一批認證的有兩顆。

  中新社記者 賀俊怡 攝

  即便如此,在次日的新聞發布會上,國家天文臺臺長嚴俊仍只介紹那兩顆最早認證的脈衝星。他説,FAST已經探測到數十個優質脈衝星候選體,但望遠鏡目前還處在調試期,慎重起見,科學家希望在得到國外望遠鏡“百分之百的確認”後,再做更多公布。

  當然,諸如此類看似插曲的故事,早已淹沒在“聽!1.6萬光年外的脈衝信號”“中國射電望遠鏡首次發現新脈衝星”等頗具爆炸性的成果報道裏。但對每一位參與其中的科學家而言,只有加上這些細節,“中國天眼”的“首秀”才是完整的。

  就如同在“首秀”這個最值得歡愉的時刻,他們也沒有忘記FAST項目的最初發起者、首席科學家、總工程師南仁東一樣——盡管老先生再也看不到這一切。發布會開始前,主持人臨時增加了一項議程:請全體起立,為南仁東先生默哀一分鐘。

  一周前:確認新增多個成果,原創發現時代開啟

  在10月10日北京四環外國家天文臺的辦公大樓裏,由FAST捕獲的首批脈衝星信號第一次向外界展示——

  “嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”

  “嘟——嘟——”

  現場不管是科學家,還是媒體工作者,都豎起耳朵,仔細聆聽這分別來自1.6萬光年外和4100光年外的脈衝信號。

  國家天文臺研究員、FAST工程副總工程師李菂説它們:一個像小孩的心跳,緩慢而微弱;一個像是成年人的心跳,短促而有力。

  就是這兩個聲音,讓中國實現了一個“零的突破”:我國自主設計制造的天文設備第一次發現脈衝星。而在此之前的50年裏,人類已經觀測到2700多顆各種類型的脈衝星。

  所謂脈衝星,是死亡恒星的一種,屬于高速自轉的中子星,因發射周期性脈衝信號而得名。這種脈衝信號,就好比轉動的燈塔發出忽明忽暗的光,以至于脈衝星最初被發現時,一度被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號。

  李菂説,脈衝星自轉速度也異常快、自轉周期精確,被稱作宇宙中最精準的天文時鐘。這種特性讓脈衝星擁有在地面實驗室無法實現的極端物理性質,是理想的天體物理實驗室,諾貝爾物理學獎也兩度授予了脈衝星的相關發現。

  不過,由于脈衝星信號微弱,易被人造電磁幹擾淹沒,目前只能觀測到一小部分。李菂説,作為全球目前唯一工作頻段完整覆蓋300MHz~3GHz的射電望遠鏡,FAST恰是發現脈衝星的理想設備,其工作頻段內具有超高靈敏度,可以清晰地“看到”每一個脈衝。

  這樣的説法也得到了喬治·霍布斯的認可,他説自己對FAST未來的科研産出“充滿期待”。一個有必要説明的背景是,世界上目前幾乎一半的脈衝星,都是由喬治·霍布斯負責的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡所發現。

  李菂説,目前已經發現的脈衝星大多在銀河係,而FAST可以在距離200萬光年的空間有所探索。以這次發現採用的方法為例,李菂説,FAST通過“漂移掃描”,同時對中性氫、脈衝星、銀河係結構和分子譜線等多科學目標進行同時掃描的巡天觀測,是世界上其他望遠鏡從未實現過的。

  更值得一提的是,在8月22日和8月27日第一批兩顆脈衝星發現之後,FAST又發現了4顆新脈衝星。而就在剛剛過去的國慶假期,最新發現的這些脈衝星,也都通過了國際認證。

  “係統的科學産出已經開始!”李菂説,FAST正在開啟中國射電波段大科學裝置係統産生原創發現的“激越”時代。

  25天前:“天眼”之父去世,FAST“首秀”或成最好告慰

  值得注意的是,如今發現脈衝星成果的時間點,還處于FAST望遠鏡的“調試初期”。接下來,FAST還將進行為期兩年的調試。這就好比,戰士還未完全整理好武器裝備走向戰場,就已斬殺敵人拿下一役。

  李菂説,這得益于卓有成效的早期科學規劃和人才、技術儲備,讓FAST早早地展示其科學能力。成果的背後,不得不提及FAST項目發起人、這個項目的最主要締造者南仁東。

  25天前,南仁東離開人世,享年72歲。在後來國家天文臺舉行的南仁東事跡報告會上,與會的科學家表達了一個共同的遺憾:沒能等到FAST煥發光彩,南先生卻已駕鶴西去。

  南仁東的學生、FAST工程辦公室副主任張海燕告訴記者,南仁東生前不止一次地説過,“人活著還是要做一點事”。

  而建成FAST,就是他所説的“一點事”。他一做就是20多年。

  如今,南仁東主導締造的FAST,終于睜開“銳眼”,望向蒼穹。

  FAST的這次“首秀”,或許就是對南仁東的最好告慰。有網友建議,希望將FAST發現的第一顆脈衝星命名為“南仁東星”。

  44天前:“天眼”初顯威力,穩定獲取目標信號

  “首秀”之後,有人提出疑問,早在去年9月25日FAST就已經竣工,為何要經過近一年的調試,直到最近才産出科學成果?

  國家天文臺研究員、FAST工程副經理彭勃説,國外同類大型射電望遠鏡建成後一般需要3~5年的調試,而“中國天眼”調試了一年就獲得了初步成果,進展超過預期及大型同類設備的國際慣例。

  而就FAST本身而言,其調試工作難度也“堪稱巨大”。嚴俊説,整個調試涉及測量、控制、力學、電子學、天文學等多學科領域,而且對中國科學家來説,FAST工作模式有別于之前接觸過的傳統望遠鏡,沒有任何成熟的經驗可供參考。

  FAST如今成了貴州一景,科學觀測是否會受到遊客的手機幹擾?

  姜鵬告訴記者,科學家團隊看到當地經濟發展也很高興,同時也相信望遠鏡的科學産出會進一步促進當地的旅遊産業,這將是雙贏的局面。當地政府也專門制定了“距離5公裏范圍之內,不能有任何幹擾望遠鏡探測的行為”的政策。

  不過他也提到,由于望遠鏡本身設備在電磁屏蔽技術上還沒有完全做到位,相應的幹擾現象還是存在,接下來將會加強這方面的工作。“不管是晴天還是雨天,盡可能保證FAST每天都能工作,以保證有效的觀測時長,促進更多、更好的科學産出。”他説。

  今年8月27日,也就是“首秀”前的第44天,FAST第一次實現跟蹤觀測,並穩定地獲取目標源的信號。嚴俊告訴記者,至此,FAST基本完成了望遠鏡的功能性調試,這是望遠鏡調試工作的一個非常重要的階段性成果。

  通俗地説,“FAST已經是初具威力的巨型射電望遠鏡,也充分驗證了該望遠鏡在靈敏度上的優勢。”

  嚴俊透露,本年度的試觀測計劃是500個小時,截至目前,FAST已經積累了700個小時的試觀測時長,已提前超額完成了本年度的試觀測任務。

  這每一個小時背後,都有科研人員付出的心血。李菂説,每一次掃描,科研人員不僅需要重新設計軟件,數據處理上也要付出更多“體力勞動”——這也是在脈衝星搜索上,“漂移掃描”方式被很少運用的一個原因。

  好在,“天眼”每次掃描都能獲得一到兩個高質量的脈衝星候選體。

  南仁東生前曾説,希望借助FAST這只巨大“天眼”,窺探星際之間互動的信息,觀測暗物質,測定黑洞質量,甚至搜尋“可能存在的星外文明”。

  對此,李菂並不回避,他説,星外文明的搜索是一個嚴肅的科學目標,不過FAST目前正處在調試期,尚未開展類似研究。

  “過來人”喬治·霍布斯介紹,帕克斯望遠鏡目前有20%的時間分配給了“尋找外星人”,不過截至目前,仍一無所獲。

  至于“中國天眼”,喬治·霍布斯説,“它看得更遠”。

  “中國天眼”睜眼“看見”2顆脈衝星 未來還會發現什麼?

  10日,中國科學院國家天文臺宣布,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)經過一年緊張調試,已實現指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行,並確認多顆新發現脈衝星。

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【糾錯】 責任編輯: 王頔
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