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FAST即将正式开放有望描绘早期宇宙图景

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-01-09 编辑:文学

作者:唐婷资料来源:科技日报发布日期:2019/3/9 10:38336026

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FAST即将开通,有望描述早期宇宙风光

500米球形射电望远镜(FAST)

尽管500米球形射电望远镜(FAST)远在贵州省黔南州平塘县深山之中,但被誉为“中国天眼”的它一直备受关注。

“最近,我们与天马望远镜团队合作,首次成功实现联合观测,这表明FAST具备联合组网观测的能力。”中国科学院国家天文台的总工程师兼FAST研究员江鹏在接受《科学技术日报》记者采访时说。

天马望远镜是中国最大的全移动射电望远镜。江鹏认为,两台望远镜联合观测的成功意义重大。预计将进一步提高中国甚长基线干涉测量(VLBI)网络的灵敏度水平,帮助科学家进行高灵敏度和高分辨率的射电天文观测。

目前,FAST工程团队仍在忙于相关调试工作,为即将到来的国家验收做准备。FAST自完成以来取得了哪些进展?科学家们希望在未来的哪些领域取得突破?记者采访了相关专家。

实现“零突破”,找到55颗新脉冲星

2016年9月,FAST将在贵州完成。从一个想法到它的最终完成,FAST体现了几代天文学家的艰苦努力和梦想。随着它的到来,中国望远镜在寻找新脉冲星方面取得了“零突破”。

完成后,快速进入试运行和试调试阶段。处于调试阶段的FAST不出所料,在大约一年的时间里有了新的发现。2017年10月,中国科学院国家天文台在北京召开新闻发布会,发布了FAST的第一张成绩单。

Li,中国科学院国家天文台研究员,在会议上表示,快速调试进展超出预期,检测到数十个高质量脉冲星候选,其中两个已经通过国际认证。第一颗被认证的新脉冲星是中国望远镜发现的第一颗新脉冲星。

观察对于天文学研究的重要性是不言而喻的。北京师范大学天文学教授何向涛曾经写道:“一群年轻的中国人,包括我自己,出国学习现代天文学。我尤其明白天文学的真正意义在于观察。”

“没有一流的观测设备和第一手观测数据,相关的实验和理论研究很难产生很大的影响。”长期从事脉冲星相关研究的北京大学物理学院天文系教授徐仁新说。

现在,观察数据不再令人担忧。自从第一颗新脉冲星被发现以来,FAST在脉冲星发现方面逐渐取得了更多的成就。根据中国科学院国家天文台的官方数据,到目前为止,FAST已经探测到80个高质量的脉冲星候选者,其中55个被确认为新发现的脉冲星。

几项指标超出预期,创造出最敏感的“眼睛”

根据计划,FAST项目将于今年3月接受国家验收,涉及技术、设备和档案五大项目。通过验收后,FAST将正式向公众开放,为有需要的科学家提供服务。

国际着名的大型射电望远镜建成后,通常需要数年甚至更长时间来调试和运行,才能以最佳状态进入应用阶段。

"就像新开发的家用电器一样,研究人员必须对其各项性能指标进行测试,并根据测试结果进行调整,以确保其符合设计要求,并能为用户提供高质量的服务。"徐仁新举了一个例子。

作为世界上最大的单孔射电望远镜,FAST的调试无疑是前所未有的极具挑战性。这种新的工作模式使快速望远镜能够有一个非常大的接收面积,同时也给它带来了其他望远镜无法比拟的灵敏度优势。

江鹏表示,FAST只需要2000多个执行器来协调控制反射面,电缆网将所有执行器连接成一个整体,可以说是“拉一个来发动全身”。

30吨重的饲料舱悬在空中。如何保证整个系统的安全是江鹏的当务之急。此外,FAST所有子系统的功能集成也是一项系统工程。FAST由几十个单位联合开发。各单位主要负责本地系统的调试,最后由FAST团队完成集成。

江鹏表示,FAST团队花了半年时间仔细检查控制系统的代码,做了必要的修改和改进,梳理了不同数据通信协议的数据接口,最终提前完成了望远镜的功能调试任务。

令江鹏欣慰的是,经过两年多的密集调试,FAST的多项性能指标均超出预期,灵敏度、系统噪声、指向精度等关键技术指标均达到国家验收标准。可以说,调整后的FAST是世界上最灵敏的射电望远镜,它可以帮助人类了解更遥远、更早的宇宙

即将正式开放,预计描绘早期宇宙。

随着FAST正式开放日期的临近,FAST团队正在向包括徐仁新在内的科学家征集申请。每个人都期待着FAST将带来更多突破性的科学发现。

搜索和监控射电脉冲星是FAST的核心科学目标。银河系中有大量脉冲星,但由于它们信号微弱,很容易被人工电磁信号干扰淹没,目前只观察到少量脉冲星。极高灵敏度的快速望远镜是发现脉冲星的理想设备。

恒星演化和超新星爆发产生的脉冲星是以发射周期性脉冲信号命名的。脉冲星本质上是中子星,具有地面实验室无法实现的极端物理性质。他们是理想的天体物理实验室。

研究脉冲星有望回答许多重要的物理问题。比如徐仁新说,它可以加深我们对自然界重力和强度基本相互作用的理解,脉冲星也是探测宇宙中极低频引力波的工具。

也是脉冲星,有“好”和“坏”。徐仁新解释说,“好”脉冲星是指计时准确的毫秒脉冲星。为了通过脉冲星计时阵列探测引力波,有必要找到具有极高计时精度的毫秒脉冲星,这也是快速搜索的重点。

此外,科学家希望通过强大的FAST观察到一些罕见的脉冲星“宝藏”,如双星系统中的脉冲星。对于单颗脉冲星,很难测量它的质量,但是在双星系统中,质量可以通过轨道和其他信息来测量。

“目前的观测发现脉冲星的最大质量大约是太阳质量的2倍,这足以排除脉冲星内部结构的许多模型。然而,如果我们能通过FAST找到质量更大的脉冲星,这无疑将是一个颠覆性的发现,它将修正脉冲星结构模型,加深人们对极其致密物质状态的理解。”许仁信向前看。

FAST不仅会搜索脉冲星,还会搜索早期宇宙的线索中性氢云的辐射。许仁新说,中性氢云团簇是宇宙中没有被重力坍缩成恒星的氢原子气体。通过观察中性氢辐射,可以获得星系间相互作用的细节,也可以发现早期宇宙中新形成的氢原子的分布状态,帮助科学家更准确地描绘早期宇宙的图景。

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