17日,“中国天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)正在安装国际上首台19波束L波段接收机,预计6月初投入使用。这台目前国际上最为先进的19波束馈源接收机,由中澳科学家联合研制。启用后,FAST巡天速度将提高5—6倍,同时,也将拓展更多的科学观测目标。
尽管之前使用的超宽带单波束接收机观测能力有限,“中国天眼”仍发现了14颗新脉冲星。新近发现的毫秒脉冲星,再次凸显了“中国天眼”在脉冲星搜寻上的巨大潜力。2015年,我国和澳大利亚签订合同进行19波束接收机研制。历经1年多,经中澳科学家联手,成功研制出世界上第一台19波束L波段接收机。这台接收机重1.2吨,造价2000多万元。
FAST项目接收机系统总工程师金乘进告诉记者,19波束L波段接收机灵敏度最高,正式投用后,FAST巡天效率将大幅提高,在脉冲星搜索和谱线观测等方面,将发挥重大作用。安装现场的澳大利亚CSIRO项目负责人道格拉斯·海曼说,19波束L波段接收机的成功研制,是基于CSIRO多年的技术积累。此前,世界上最先进的13波束接收机,也是由CSIRO研制的。
随着19波束L波段接收机的投入使用,“中国天眼”观测时将会获得射电源更精确的定位图像,发现更多的脉冲星,并能观测宇宙中不同距离不同方向的中性氢1.4GHz谱线,以更好地探索宇宙历史,甚至搜寻可能存在的外星文明。
FAST副经理兼办公室主任张蜀新说,目前,FAST已经与中国电信贵州公司签署合作协议,同时,位于贵州师范大学内的FAST早期科学数据中心正在进行扩容。
“中国天眼”FAST馈源舱。新华社记者 欧东衢 摄
FAST在世界射电望远镜建造工程上实现了三大创新突破:利用天然环境建造台址;固定反射面变成可变形主动反射面;采用光机电一体化技术,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人,可以实现望远镜接收机的高精度指向跟踪。因此,FAST比德国波恩100米望远镜灵敏10倍;比美国Arecibo300米望远镜的综合性能高约10倍。
500米口径球面射电望远镜发现了多颗脉冲星。
脉冲星是一种自转周期极其稳定的星体,被称为宇宙中最精准的时钟,可以为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供理想工具。
浩瀚星空,广袤苍穹,自古以来寄托着人类的科学憧憬。“中国天眼”取得首批成果,是一缕曙光,预示着一个天文大发现的时代或将到来,预示着这个宏大的工程必能取得相应的伟大成就。未来二三十年内,世界将迎来新一轮科技革命与产业革命。物质结构、宇宙演化、生命起源等基本科学问题正在孕育重大突破,新前沿新方向正在开辟。新技术发展突飞猛进,对全球经济发展、世界格局调整变革将产生根本性影响。我国广大科技工作者应紧紧抓住这一机遇,果敢地担负起为全人类探索和扣问广袤未知的使命,一代代接续奋斗,向浩淼宇宙探求新知。
为有牺牲多壮志,敢教日月换新天。一步一步踏踏实实的前进,一代一代薪火相传的坚守,让“天眼”从蓝图变为现实,也必将把中国人探索的足迹写入人类文明的史册。
搜索脉冲星、中性氢、宇宙分子和外星文明信号,这些都是FAST的重要使命。
虽然还未开始外星人搜索,但FAST发现的脉冲星对人类来说同样是个谜。实际上,脉冲星最初被发现时,就被误以为是外星人寻找宇宙知音的信号。
科学家解释说,大质量恒星寿命终结时在超新星爆发中粉身碎骨,外层被炸飞,如果恒星遗留下的内核质量超过太阳的1.4倍,就会坍缩成主要由中子以及少量的电子和质子组成的中子星。以均匀的时间间隔辐射脉冲的中子星被称为脉冲星。所谓“脉冲”,就是像人的脉搏一样,一下一下出现短促的信号。
假设有一个天平,一端盛上一茶匙的中子星物质,另一端需要一座高达3000米的山峰才能平衡住这么一丁点中子星物质。对于想造访中子星的人来说,在中子星上着陆将永无可能。中子星表面强大的引力瞬间就会把飞船以及里面的一切都压成一滩糊状的亚原子粒子。
“脉冲星有很多怪异的现象和性质,我们还无法理解,”国家天文台研究员陈学雷说,“科学家已经发现一些转得特别快的脉冲星,叫毫秒脉冲星,大约每几毫秒转一圈。它为什么转那么快,还需要研究。”
“脉冲星就像天体物理实验室,很多最极端的现象就发生在那里。科学家可以将脉冲星作为工具研究万有引力。如果将来发现脉冲星与黑洞组成的双星系统,我们就可以利用脉冲星去研究黑洞周围的时空。”陈学雷说。
FAST发现的脉冲星艺术效果图。来源:国家天文台
中国科学院院士武向平说,中国随着FAST的建成并加入国际引力波探测行列,将会把脉冲星计时引力波探测的灵敏度提高2至3倍,提高低频引力波的探测几率。他预测在这一领域未来几年将会有重大突破。
脉冲星自转具有极其稳定的周期,被誉为自然界最精准的天文时钟。科学家相信,未来脉冲星可以成为人类在宇宙中航行的灯塔,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器导航。【综合新华网、科技日报、中国新闻网、央视新闻、国家天文台报道,原标题和原文有改动】