“中國天眼”︰兩年發現44顆新脈沖星

來源︰經濟日報責任編輯︰丁楊
2018-09-12 22:32

什麼是FAST

FAST工程是“十一五”國家重大科技基礎設施建設項目,從1994年啟動貴州選址工作開始預研,2007年7月正式立項,2011年3月正式開工建設。 FAST是世界第一大單口徑射電望遠鏡,它采用全新設計思路,以整座山窩作為台址,突破了射電望遠鏡的百米極限,開創了建造巨型射電望遠鏡的新模式。 與號稱“地面最大的機器”的德國波恩100米望遠鏡相比,FAST靈敏度提高約2.5倍;與排在阿波羅登月之前、被評為人類20世紀10大工程之首的美國Arecibo 300米望遠鏡相比,FAST綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡,FAST將在未來10∼20年保持世界一流設備的地位。 被譽為中國“天眼”的FAS將取代美國波多黎各的阿雷西博天文台,成為世界上最大的射電望遠鏡。它可以捕捉遠在百億光年外的射電信號,幫助人類洞察隱藏在宇宙深處的秘密。 FAST的研制和建設,體現了我國自主創新能力,並推動我國在天線制造技術、微波電子技術、並聯機器人、大跨度結構、公里範圍高精度動態測量等眾多高科技領域的發展。建成後的FAST將在日地環境研究、搜尋地外文明、國防建設和國家安全等國家重大需求方面發揮不可替代的巨大作用。

“天眼”的“眼眶”是一圈鋼鐵結成的圈梁,登上圈梁往下看,巨大的天坑里,星羅棋布地排列著一個個“網結”,這些“網結”凌空架設、相互勾連,結成碩大的索網。當4450塊反射面單元逐一在索網上拼裝完畢,“天眼”的“眼底”就會出現一個天線鍋,其主反射面達25萬平方米。“天眼”正是通過這個天線鍋傾听來自宇宙的聲音。通過巨大的天線鍋,將微弱的宇宙電波收集起來,再將收集到的信號匯聚到具有極高靈敏性的接收系統上,還原、轉化、分析。

探听地球之外的音訊,“天眼”的能力和其大小息息相關。簡單來說,眼楮越大,看得越遠。尤其特殊的是,這只“天眼”並非“死眼”,根據觀測的方向,它會拉扯索網來變形天線鍋。如同人類轉動自己的眼珠,調整視線的指向,遙遠的太空對它來說將不存在方向上的死角。

正因具備這些非同一般的特質,業內普遍預測,這只“天眼”將在未來10至20年保持世界一流設備的重要地位。

“觀天巨眼”看什麼?

半個多世紀過去了,所有射電望遠鏡收集到的能量還不夠翻動一頁紙。通過這只“天眼”,人類究竟能發現什麼?這是縈繞在包括天文學家在內的很多人心中渴望的謎底。

中國科學院國家天文台FAST工程首席科學家、總工程師南仁東這樣描述存在于宇宙深處的各種訊息︰“宇宙空間混雜各種輻射,遙遠的信號像雷聲中的蟬鳴,沒有超級靈敏的耳朵,根本就分辨不出來。”

而“天眼”恰恰具備這樣的非凡本領,哪怕是遠在百億光年外的射電信號,它也有可能捕捉到。據介紹,“天眼”建成後,將有能力巡視宇宙中的中性氫、探測星際分子、觀測脈沖星、搜尋星際通訊信號。

所謂中性氫,就是宇宙中未聚攏成恆星發光發熱的氫原子,是一個質子加一個電子,中性氫雲團的運動正反映了早期宇宙的蛛絲馬跡。“天眼”觀測中性氫信號,就可能獲知星系之間互動的細節,甚至發現第一代天體以及宇宙漫長發育歷程的線索。如果足夠幸運,地球上的人類將通過“天眼”探知宇宙起源秘密,同樣也能據此分析宇宙的未來。

觀測脈沖星則是另一個重要領域。目前主流觀點認為,脈沖星是一種高速旋轉的中子星,發射出恆定的能量流,匯聚成非常窄的光束,當星體旋轉時,光束就會如燈塔光束一般掃過太空。但這一論斷並非“鐵斷”。目前人類可以偵測到銀河系內的脈沖星,如果可以發現銀河系外的樣本以及一些前所未見的脈沖星現象,就有可能據此產生突破性的理論。

能否發現外星人傳來的信號?是更多普通人關心的話題。在科幻小說里頻繁出現的橋段,對“天眼”來說並不是一件腦洞大開、匪夷所思的事情。此外,“天眼”還能觀測暗物質和暗能量、精確測定黑洞質量……這些謎團能否揭開尚屬未知,但可以肯定的是,“天眼”睜開之後,人類在天文學上將有更多突破,宇宙圖景會更加清晰,地球人對地外空間的認識會更進一步。

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