——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
脈沖星由恒星演化和超新星爆發(fā)產(chǎn)生,具有地面實(shí)驗(yàn)室無法實(shí)現(xiàn)的極端物理性質(zhì),是理想的天體物理實(shí)驗(yàn)室,對其進(jìn)行研究,有希望得到許多重大物理學(xué)問題的答案。搜尋和發(fā)現(xiàn)射電脈沖星是FAST的核心科學(xué)目標(biāo)。
500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,簡稱FAST,被譽(yù)為“中國天眼”,由我國天文學(xué)家南仁東于1994年提出構(gòu)想,歷時(shí)22年建成,于2016年9月25日落成啟用。是由中國科學(xué)院國家天文臺(tái)主導(dǎo)建設(shè),具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡?!爸袊煅邸钡耐庑蜗褚豢诰薮蟮腻?,接收面積相當(dāng)于30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。借助這只巨大的“天眼”,科研人員可以窺探星際之間互動(dòng)的信息,觀測暗物質(zhì),測定黑洞質(zhì)量,甚至搜尋可能存在的星外文明。眾多獨(dú)門絕技讓其成為世界射電望遠(yuǎn)鏡中的佼佼者,這也將為世界天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)提供重要機(jī)遇。與德國波恩100米望遠(yuǎn)鏡相比,“天眼”的靈敏度提高了約10倍;與美國阿雷西博350米望遠(yuǎn)鏡相比,“天眼”的綜合性能也提高了約10倍。“天眼”能夠接收到137億光年以外的電磁信號。
“中國天眼”FAST作為國之重器的大科學(xué)裝置、我國“十一五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)備之一,經(jīng)過一年的緊張調(diào)試,進(jìn)展已超過預(yù)期及大型同類設(shè)備的國際慣例。未來,F(xiàn)AST將有希望發(fā)現(xiàn)更多守時(shí)精準(zhǔn)的毫秒脈沖星,對脈沖星計(jì)時(shí)陣探測引力波做出原創(chuàng)貢獻(xiàn)。接下來兩年,F(xiàn)AST將繼續(xù)調(diào)試,以期達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),通過國家驗(yàn)收,面向國內(nèi)外學(xué)者開放。
在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場,F(xiàn)AST工程副總工程師李菂展示了脈沖星發(fā)出的信號。搜尋和發(fā)現(xiàn)射電脈沖星,是FAST的核心科學(xué)目標(biāo)。經(jīng)過一年的緊張調(diào)試,F(xiàn)AST已經(jīng)探測到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體,在經(jīng)過國際合作進(jìn)行后隨觀測認(rèn)證后,目前已經(jīng)通過系統(tǒng)認(rèn)證6顆脈沖星。本次發(fā)布的兩顆,分別距離地球1.6萬光年和4100光年。
李菂:因?yàn)槊}沖星的發(fā)現(xiàn),只是中子星科學(xué)的第一步,再往后需要通過比較精確的時(shí)間觀測,來做引力檢驗(yàn)以及將來做引力波的探索,我想,系統(tǒng)地利用中國的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行發(fā)現(xiàn)中子星和脈沖星進(jìn)行研究的時(shí)代,現(xiàn)在是剛剛的開始。
同時(shí),F(xiàn)AST目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運(yùn)行,調(diào)試進(jìn)展超過預(yù)期及大型同類設(shè)備的國際慣例。目前FAST已經(jīng)積累了700個(gè)小時(shí)的試觀測時(shí)長,提前超額完成了本年度500小時(shí)的試觀測任務(wù)。
國家天文臺(tái)臺(tái)長嚴(yán)?。弘S著諸多關(guān)鍵技術(shù)問題的進(jìn)一步解決,F(xiàn)AST于2017年8月27日,首次實(shí)現(xiàn)跟蹤觀測,并穩(wěn)定地獲取目標(biāo)源的信號,到此,F(xiàn)AST基本完成了望遠(yuǎn)鏡的功能性調(diào)試,通過利用特定目標(biāo)源的定標(biāo),F(xiàn)AST已經(jīng)是初具威力的巨型射電望遠(yuǎn)鏡,也充分驗(yàn)證了該望遠(yuǎn)鏡在靈敏度上的優(yōu)勢。
FAST調(diào)試難度巨大,調(diào)試工作涉及測量、控制、力學(xué)、電子學(xué)、天文等多學(xué)科領(lǐng)域,具有極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。同時(shí),F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡工作模式顯著區(qū)別于傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡,沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可供參考。它的正常工作還涉及到大量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的協(xié)同動(dòng)作,且需要在500米的尺度上實(shí)現(xiàn)毫米級的測量及控制精度,不僅精度要求高,安全問題更是重中之重。
FAST調(diào)試組組長姜鵬告訴記者:“我們也是在一步步摸索中尋找解決方案,遇水搭橋。也確實(shí)產(chǎn)生一些原創(chuàng)性的技術(shù)成果,比如我們首創(chuàng)研制的反射面實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)投入使用,其實(shí)都是以前沒有的技術(shù),但是未來都會(huì)在我們FAST工程應(yīng)用中產(chǎn)生效益?!?/p>
銀河系中有大量脈沖星,但是由于它們的信號暗弱,容易被人造電磁干擾淹沒,目前只觀測到一小部分,具有極高靈敏度的FAST望遠(yuǎn)鏡是發(fā)現(xiàn)脈沖星的理想設(shè)備。
李菂:它的密度基本可以達(dá)到一立方厘米1億噸或者10億噸,基本上把你在一兩分鐘之內(nèi)能夠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,把它全都壓縮到中子星的這個(gè)密度,它大概就是這么大。所以這個(gè)只有在天空實(shí)驗(yàn)室能夠給我們提供的這種極端的物質(zhì)條件,可以研究基礎(chǔ)的物理,可以幫助我們做深空脈沖星導(dǎo)航,以及可以未來可以幫助我們測量引力波。
脈沖星的自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定,準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號為引力波探測、航天器導(dǎo)航等重大科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具。FAST有希望發(fā)現(xiàn)更多守時(shí)精準(zhǔn)的毫秒脈沖星,對脈沖星計(jì)時(shí)陣探測引力波也將做出原創(chuàng)貢獻(xiàn)。
李菂:實(shí)際上就是研究三類主要的科學(xué),一類就是它中子星的本身,它對基礎(chǔ)物理學(xué)的推動(dòng)和挑戰(zhàn)。第二個(gè)是通過這個(gè)時(shí)鐘的信號去檢驗(yàn)引力,可以達(dá)到接近原子鐘的精度,包括廣義相對論以及其他的這些引力的理論,因?yàn)樗p星的運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生各種各樣的二階三階高階的效應(yīng)。第三個(gè)就是引力波的測量。
據(jù)介紹,在接下來的兩年里,F(xiàn)AST將繼續(xù)調(diào)試,以期達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),通過國家驗(yàn)收,實(shí)現(xiàn)面向國內(nèi)外學(xué)者開放。同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證、優(yōu)化科學(xué)觀測模式,繼續(xù)催生天文發(fā)現(xiàn)。
國家天文臺(tái)臺(tái)長嚴(yán)俊表示:“調(diào)試團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)致力于望遠(yuǎn)鏡性能及可靠性方面的提升工作,爭取早日實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡驗(yàn)收指標(biāo),并穩(wěn)定地保證望遠(yuǎn)鏡的有效觀測時(shí)長,將FAST打造成世界上具有統(tǒng)治力的射電望遠(yuǎn)鏡。同時(shí),將進(jìn)一步加大與國內(nèi)外科學(xué)團(tuán)隊(duì)的合作,爭取出更多、更好的科學(xué)成果?!?/p>
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