據FAST運行和發展中心消息,截至目前,“中國天眼”(FAST)已發現800余顆新脈衝星,數量是國際上同一時期所有其他望遠鏡發現脈衝星總數的3倍以上。
7月27日,國際科學期刊《自然》發表圍繞“中國天眼”發現的最新成果——武漢大學天文學系與中國科學院國家天文&&合領導的國際合作研究論文“Sub-second periodic radio oscillations in a microquasar”(微類星體中的亞秒級周期射電振蕩),揭示了黑洞噴流的複雜動力學特性。
當前,大國重器“中國天眼”已進入成果爆發期,包括發現軌道周期僅為53分鐘的脈衝星雙星系統、探測到納赫茲引力波存在的關鍵性證據等,繼續保持了我國在低頻射電天文學方面的國際領先地位。
FAST運行和發展中心科研團隊負責人説,將開展好科研攻關,解決中國射電天文領域的“卡脖子”問題,保持FAST在國際同類設備核心競爭力,數量級提升FAST的巡天效率,服務好國家重大戰略需求。
從“大窩凼”出發探尋宇宙奧秘
凝望浩瀚星空,廣袤蒼穹,平塘縣秀美的群山深處,“中國天眼”持續接收着從宇宙深處發射來的電磁信號。
1994年,在日本擔任客座教授的南仁東毅然回到中國,決心建一個世界上最大的單口徑球面射電望遠鏡,讓中國天文學家看到更深遠的星空。他説:“別人都有自己的大設備,我們沒有,我挺想試一試。”
FAST開始選址時,南仁東已年近五十,他不顧勸説,親自踏勘。從1994年到2005年,他帶領團隊走遍貴州大山裏的上百個窩凼。一根竹竿、幾粒救心丸、數雙磨破開裂的鞋,記錄了他選址的艱辛。
十餘年努力,踏遍千山萬水,南仁東終於在平塘縣克度鎮亂石密布的喀斯特石山裏找到“大窩凼”。2011年3月,FAST正式開工建設。
不同於世界上已有的單口徑射電望遠鏡,FAST首創主動變形反射面,可以改變形狀,但對支撐其不斷變換的索網抗疲勞性能要求極高,現有鋼索難堪重任。
為突破這一難題,FAST運行和發展中心科研團隊用了兩年時間進行大規模的索疲勞試驗,經歷近百次失敗,最終攻克了超高強度、抗反復拉伸的鋼索技術。
從論證、立項到艱苦建設,歷經20多年,2020年1月11日,“中國天眼”通過國家驗收並投入使用,成為具有自主知識産權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。
數量級提升FAST巡天效率
發現和研究脈衝星,對人類了解宇宙意義重大。“讓中國天文學家看到更深遠的星空”,是“中國天眼”團隊的浪漫理想。
中外科研團隊通過對“中國天眼”2019年發現的世界首例持續活躍快速射電暴FRB 20190520B進行17個月長期監測,發現重復快速射電暴周邊存在磁場反轉,相關科研成果於今年5月12日發表在《科學》雜誌上。
這一發現表明快速射電暴源周圍的磁化環境存在劇烈演化,為揭示快速射電暴的起源和環境邁出了重要一步。未來,對FRB 20190520B的持續監測有望進一步揭示快速射電暴的起源和環境。
快速射電暴(FRB)是一種持續時間很短、爆發能量很大的天體現象。它的爆發強度可以達到太陽光度的數億倍,是宇宙中最強烈的射電爆發之一,其物理起源未知。對快速射電暴的研究,開啟了人類探索宇宙奧秘的新視角。FAST自2016年正式啟用以來,在快速射電暴領域研究上取得系列重大突破,相關科研成果陸續發表在《自然》《科學》等雜誌上。
FAST系列成果為最終揭示快速射電暴的起源奠定了觀測基礎。FAST精確測量來自深空的射頻信號,正在擴展人類認識射頻宇宙的科學前沿。FAST提供的大量數據和新的發現為相關領域的研究提供了重要支持。
中國科學院國家天文&&究員、FAST首席科學家李菂介紹,快速射電暴在幾毫秒時間裏釋放的能量相當於太陽幾天甚至一年內釋放的能量。研究這種極端爆炸的産生機制可能對物理學和天文學産生革命性的影響。
除在快速射電暴領域取得重要進展外,2022年,FAST在其首要核心目標宇宙原子氫氣(中性氫)觀測方面也取得了根本性突破。
2022年1月,FAST探測銀河系內中性氫的結果登上《自然》雜誌封面。文章中科學家利用自主原創的中性氫觀測方法,精確測量了星際磁場。當年8月,《自然》雜誌發表FAST探測銀河系外中性氫的成果,這是已知宇宙中最為延展的氣體結構。
李菂介紹,FAST正系統發現新爆發、新中子星,同時更精細描繪了宇宙氣體,拓展了人類的認知前沿。
培育“中國天眼”貴州本土科研力量
近日,由貴州航天控制技術有限公司承擔的國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項“重大科學基礎設施FAST運行維護作業機器人系統”項目在“中國天眼”通過現場驗收,標誌着“中國天眼”進入“智能機器人運維時代”。
饋源接收機拆裝機器人可以實現不同頻段饋源接收機的自動拆裝轉運,呵護“中國天眼”的“瞳孔”,提高望遠鏡的使用效率,促進天文成果産出。
在基礎研究領域,貴州正向FAST進軍。在貴州大學省部共建公共大數據國家重點實驗室,組建了“天文大數據聯合實驗室”。這是國家天文&與貴州大學合作共建的實驗室,以期破解“中國天眼”面臨的部分科研難題。
“實驗室將密切關注天文大數據前沿知識和技術,充分用好‘中國天眼’這一大科學裝置,推動天文科學與大數據深度融合,助力‘中國天眼’産出更多科研成果。”貴州大學省部共建公共大數據國家重點實驗室主任李少波説,未來實驗室將在脈衝星智能搜索方面進行探索性研究。
貴州師範大學物理與電子科學學院院長、貴州省射電天文數據處理重點實驗室主任支啟軍&&,將帶領團隊堅持面向世界科技前沿,立足“中國天眼”這個“國之重器”在貴州的優勢,積極開展天體物理和天文大數據研究,不斷提升原始創新能力。
在參與FAST科學數據存儲、處理和計算過程中,支啟軍開展了基於人工智能的脈衝星候選體智能識別算法和快速射電暴的人工智能識別處理算法,為FAST數據存儲處理、發現新脈衝星的早期候選體識別和發現新的快速射電暴現象作出了重要貢獻。
去年6月,科技部和貴州省共同制定的《“科技入黔”推動高質量發展行動方案》,明確將推動“中國天眼”(FAST)步入科學産出新階段列為重點任務,提出要提升FAST數據資源整合能力。
李菂建議,FAST數據通量巨大,貴州可以發揮在大數據領域的先發優勢,以FAST數據的實時傳輸、高效處理為驅動,布設大數據基礎設施,包括網絡、算力、人才等,有望同時帶動前沿科技和數字經濟發展,提升貴州的區域創新能力。(記者 岳振 袁航)




