中國天眼高質(zhì)量開放運(yùn)行 取得系列重要科學(xué)成果
央廣網(wǎng)北京1月6日消息(記者朱敏)據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國之聲《新聞縱橫》報(bào)道,北京時(shí)間6日凌晨,國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式,發(fā)表中國天眼FAST最新科學(xué)成果。國家天文臺(tái)科研團(tuán)隊(duì)利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應(yīng)測量結(jié)果,為解決恒星形成三大經(jīng)典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據(jù)。
在剛剛過去的一年,國之重器中國天眼正式向全球開放共享,并發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星,成為自運(yùn)行以來世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備,一系列重要科研成果陸續(xù)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊。2021年,中國天眼貢獻(xiàn)了哪些驚喜?新的一年,中國天眼又將凝視何方?
2021年,F(xiàn)AST正式向全球開放共享,向全球天文學(xué)家征集觀測申請。此次征集收到來自不同國家共7216小時(shí)的觀測申請,最終14個(gè)國家(不含中國)的27份國際項(xiàng)目獲得批準(zhǔn),并于2021年8月啟動(dòng)科學(xué)觀測。
這一年,F(xiàn)AST運(yùn)行效率和質(zhì)量不斷提高,年觀測時(shí)長超過5300小時(shí),已遠(yuǎn)超國際同行預(yù)期的工作效率,為FAST科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用。
FAST總工程師姜鵬表示:“我們產(chǎn)生了批量的科學(xué)成果:我們發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量已經(jīng)是國際上絕對的霸主地位;科研的成果產(chǎn)出也出現(xiàn)了井噴的效應(yīng)。我們可以非常自信地說‘出好成果、出大成果’的階段已經(jīng)開啟了?!?/p>
截至目前,F(xiàn)AST共發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星,成為自其運(yùn)行以來世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備。脈沖星是大質(zhì)量恒星死亡后的“遺骸”,一顆方糖大小的體積就有上億噸的質(zhì)量,脈沖星能夠發(fā)射出高度周期性的脈沖,周期在1.4毫秒到23秒之間。脈沖星是國際大型射電望遠(yuǎn)鏡觀測的主要科學(xué)目標(biāo)之一。目前,F(xiàn)AST發(fā)現(xiàn)的脈沖星已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同一時(shí)期國際上所有其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。
國家天文臺(tái)研究員韓金林介紹,這僅僅完成了15%的FAST天空覆蓋?!艾F(xiàn)在我們找的是一個(gè)(脈沖星)最多的區(qū)域,將來把不多的區(qū)域也要找出來。找出來以后,我們大概知道天上的星演化到最后能夠產(chǎn)生多少脈沖星,能夠給一個(gè)天文的底數(shù),這個(gè)東西是科學(xué)上的量變到質(zhì)變的過程?!?/p>
值得一提的是,F(xiàn)AST也在中性氫譜線測量星際磁場取得重大進(jìn)展。中性氫是宇宙中豐度最高的元素,廣泛存在于宇宙的不同時(shí)期,是不同尺度物質(zhì)分布的最佳示蹤物之一。國家天文臺(tái)慶道沖、李菂領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)采用原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收方法,利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應(yīng)測量結(jié)果。發(fā)現(xiàn)星際介質(zhì)從冷中性氣體到原恒星核具有連貫性的磁場結(jié)構(gòu),異于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測,為解決恒星形成三大經(jīng)典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據(jù)。
FAST運(yùn)行和發(fā)展中心首席科學(xué)家李菂表示:“這個(gè)工作突出的地方在于發(fā)展了一個(gè)新的觀測手段,為系統(tǒng)性測量分子云和中間的磁場打開了局面。天眼洞見了宛若游龍的星際磁場,浸潤于協(xié)睦磁場波紋中的分子云必將誕生新的恒星。而宇宙中間的一切誕生都有微弱的回響,中國天眼能夠非常好地捕獲這樣的回響。”
此外,團(tuán)隊(duì)利用FAST對快速射電暴FRB121102進(jìn)行了觀測,在約50天內(nèi)探測到1652次爆發(fā)事件,獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本,超過此前本領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量。
國家天文臺(tái)副研究員王培表示:“FAST的測量結(jié)果首次揭示了快速射電暴它具有特征能量,還有完整的能譜。它所輻射的快速射電暴在一個(gè)半月內(nèi)輻射的總能量已經(jīng)達(dá)到磁星總能量的38%,也就意味著快速射電暴本身的輻射機(jī)制必須經(jīng)濟(jì)有效,這一結(jié)果也嚴(yán)格限制了快速射電暴源由單一的致密天體起源的可能性,是揭示快速射電暴基礎(chǔ)物理機(jī)制的重大進(jìn)展?!?/p>
據(jù)了解,F(xiàn)AST多科學(xué)目標(biāo)巡天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新快速射電暴,正在為揭示這一宇宙中神秘現(xiàn)象的機(jī)制、推進(jìn)這一天文學(xué)全新的領(lǐng)域作出獨(dú)特的貢獻(xiàn)。
基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢,F(xiàn)AST已成為中低頻射電天文領(lǐng)域的觀天利器,未來將在快速射電暴起源與物理機(jī)制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時(shí)與低頻引力波探測等方向產(chǎn)出更多深化人類對宇宙認(rèn)知的科學(xué)成果。
FAST總工程師姜鵬表示,為了助力這類成果的實(shí)現(xiàn),工程團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步提升FAST性能,開展FAST接收機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)的研究。
“這主要分兩方面:一方面進(jìn)一步增加望遠(yuǎn)鏡視場,增加望遠(yuǎn)鏡的巡天效率;另一方面提高望遠(yuǎn)鏡的頻率覆蓋,做更多科學(xué)目標(biāo)的覆蓋。同時(shí)我們還計(jì)劃完成微波測距樣機(jī)的研制,用它來取代光學(xué),比如激光全站儀測量設(shè)備的測量效能,以真正達(dá)到全天候、全時(shí)精度的高精度測量,同時(shí)解決我們在測量技術(shù)上的‘卡脖子’技術(shù)問題?!苯i說。
令人興奮的是,中國科學(xué)院院士、國家天文臺(tái)研究員武向平透露, FAST正在醞釀向全國中小學(xué)生開放1%的觀測時(shí)間,也就是約50小時(shí)。武向平表示,對于觀測時(shí)間極其珍貴的FAST來說,拿出50小時(shí),向青少年征集好的科學(xué)想法,幫助孩子們實(shí)現(xiàn)探索宇宙的愿望,希望此舉能在孩子們心中種下科學(xué)的種子,將來成長為國之棟梁。
武向平說:“我們想遴選一些中小學(xué)生的想法,然后由專業(yè)的天文學(xué)家?guī)椭麄儗?shí)現(xiàn)他們的夢想。今年我們會(huì)做這個(gè)遴選機(jī)制。希望每年能有10個(gè)左右這樣的想法能夠?qū)崿F(xiàn)。讓孩子們從小能夠接觸到這樣的大科學(xué)裝置,從小有科學(xué)夢想。利用FAST這樣的大國重器給孩子們創(chuàng)造這樣一個(gè)機(jī)會(huì)?!?/p>
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