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  • 脉冲星家族首次有了“中国星”

    2017-10-11 08:19:00 来源: 侨报网综合

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    7月2日航拍安装完成前夕的“天眼” 。图片来源:资料图/中新社

    【侨报综合讯】中国科学院国家天文台10日举行新闻发布会,公布世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meterAperture Spherical radio Telescope,简称FAST)取得的首批成果。目前,“中国天眼”已探测到数十个优质脉冲星候选体,6颗通过国际认证。这是中国射电望远镜首次发现脉冲星,距“天眼之父”南仁东病逝不到1个月。有评论称,“中国天眼”捕捉到脉冲星,意味着大国重器的胜利、大国工匠的胜利和大国创新的胜利……

    零的突破

    FAST一年进展:探测到数十个优质脉冲星候选体

    “中国天眼”首次发现脉冲星

    中国科学院国家天文台10日宣布,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)确认发现了多颗脉冲星,这是中国天文望远镜首次发现脉冲星。

    中国科学院国家天文台消息称,FAST项目是由国家天文台研究员、FAST工程首席科学家、总工程师南仁东带领团队逾20年的预研、推动及建设,在国家发改委支持下,于2016年9月25日竣工。FAST落成启用以来,受到来自海内外、社会各界的高度关注和期待。中国国家主席习近平等党和国家领导人也对FAST提出了明确的指示和要求:早出成果、多出成果、出好成果、出大成果。

    发布会上,国家天文台研究员、FAST工程副总工程师李菂介绍,经过一年调试,FAST调试进展超过预期及国际同类大型设备的惯例,并已开始系统的科学产出。目前已探测到数十个优质脉冲星候选体,6颗通过国际认证,此次主要公布其中两颗编号分别为J1859-0131和J1931-01的具体信息。前者自转周期为1.83秒,距离地球约1.6万光年;后者自转周期为0.59秒,距离地球约4100光年。两颗脉冲星分别由FAST于8月22日、25日在南天银道面通过漂移扫描发现。未来,FAST有望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。

    用处何在

    脉冲星可指引航天器去火星

    可破重大物理难题 有助理解宇宙起源 搜寻星外文明

    中国自主研制的FAST坐落于贵州省喀斯特洼地之中,其接收面积相当于30多个足球场大小,是目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜。它有多灵敏?经横向比较,FAST发现第一颗新脉冲星仅用了52.4秒观测,得到的信号噪声比值是澳大利亚64米口径望远镜Parkes验证时所用2100秒观测的3倍。

    中新社报道,脉冲星是一种特殊的中子星,在银河系中主要分布于银盘和球状星团中。它的辐射束周期性快速扫过地球,地球人由此捕捉到一个个周期脉冲。这种极端天体在1967年被英国天文学家约瑟琳·贝尔意外发现。通俗地说,脉冲星是巨大的恒星们死亡后留下的致密遗骸,“比太阳还要重,却只有北京市五环那么大。”它们旋转飞快,通常几秒就能自转一周,快的甚至1秒内自转数百圈。

    发现脉冲星有什么用?科学家们回答,一方面在于它具有地面实验室无法实现的极端物理性质,研究它有望得到重大物理学问题的答案;另一方面在于它是深空导航等重大科学及技术应用的理想工具。

    北京《新京报》报道,脉冲星自转周期极其稳定,准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。“脉冲星有助于了解中子星内部结构和辐射机制,”脉冲星导航实验卫星(XPNAV)相关负责人说,“中子星是恒星死亡遗迹,知道其内部结构和辐射机制,就可以知道恒星和宇宙的演化,从而推测恒星的过去、现在,甚至预测未来。”

    目前已公布的两颗脉冲星自转周期都是秒级的,如果后续能发现毫秒级的脉冲星,有望用于航天器导航。“我们在地面需要导航,航天器在宇宙中更需要导航,比如指引它们去火星等其他星球。”前述负责人表示,目前航天器导航是通过地面发射电磁波实现的,未来利用脉冲星可实现航天器在宇宙间自主导航,导航精度也可能更高。南仁东说过,这只巨大“天眼”甚至能搜寻可能存在的星外文明。

    有分析称,FAST未来有望找到4000余颗脉冲星。但李菂说,寻找脉冲星仅是FAST所列科学目标之一。

    意义重大

    FAST既是中国制造,更是中国创造

    大国重器之胜利 工匠精神之明证

    FAST这台目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜,还未正式上岗就旗开得胜,意义重大。

    中新社报道,FAST是中国“十一五”重大科技基础设施之一,基于选址方法、索网主动反射面、柔性索结合并联机器人的馈源支撑这三项中国自主创新技术,突破了射电望远镜工程极限。

    人类迄今已发现2500余颗脉冲星。但在FAST问世以前,中国望远镜从未捕捉到新的脉冲星。

    事实表明,重大的科学突破离不开科研仪器的进步。世界各国相继认识到大科学装置在国家创新能力建设中的重要地位,中国也在不断兴建重器。包括FAST在内,仅中国科学院目前运行和在建的重大科技基础设施就有23个。

    2013年国务院印发的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》对能源、生命、天文等7个科学领域进行系统部署。中国的大科学装置经历了从无到有、从小到大、从学习跟踪到自主创新的过程。

    此外,中国科学院国家天文台台长严俊认为,FAST调试进展超过预期及大型同类设备的国际惯例,并有系统的科学产出,得益于卓有成效的早期科学规划和人才储备。从最初不到5人的研究小组发展到上百人团队,FAST凭借中国100多家参建单位的力量,由跟踪模仿到集成创新。

    10日发布会上,众人自发为FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东默哀。2017年9月15日,FAST即将落成一周年之际,曾为之奔波、为之奋斗20余载的“中国天眼之父”南仁东溘然长逝。如今FAST新发现的脉冲星熠熠生辉,人们感慨“足以告慰老南”。

    有人注意到,FAST采用的多科学目标同时扫描巡天,英文缩写CRAFTS与“Craftsman”(匠人)不谋而合。以南仁东为代表的“工匠”正是追求卓越、精益求精,铸就世界一流水平设备,抢占前沿科技领域的制高点。

    值得一提的是,FAST从预研到建成再到调试,关键技术无先例可寻,关键材料无现成可用。老中青三代科技工作者历经20余载,克服诸多困难,才能自豪说出“FAST既是中国制造,更是中国创造”。

    “天眼”开眼、“墨子”传信、高铁奔驰、超算发威、北斗定位,一大批科研项目的成功既源于中国人对新知的向往,也在于上下凝聚共识:在新一轮全球增长面前,唯改革者进,唯创新者强,唯改革创新者胜。

    任重道远

    继续调试两年 尽早面向海内外学者开放

    “天眼”将开启中国射电天文学10至20年“黄金期”

    澳大利亚科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯10日在发布会上表示,FAST的调试及逐渐产出成果,是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。

    中新社报道,目前,FAST还处于调试阶段,望远镜的指向调节尚不灵活,因此科学家们采用“漂移扫描”方式进行观测。所谓漂移扫描类似于“守株待兔”,即望远镜固定指向天顶,等待天体“运动”到望远镜的视野里。

    FAST的调试难度不亚于建设难度,FAST调试组组长姜鹏说,调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多学科领域,在500米尺度上实现毫米级测量及控制精度,“没有成熟经验可供参考”。

    姜鹏及他的团队正在围绕调试及运行阶段的一些关键技术展开研究,并取得重要进展,例如基于陶瓷电容技术研制的高压滤波器,对新疆110米口径、云南120米口径的望远镜也有重要借鉴意义。

    严俊透露,目前,FAST积累了700个小时的试观测时长,提前超额完成了本年度的试观测任务。FAST将在未来两年继续调试以达到设计指标、通过国家验收,早日面向海内外学者开放。

    “中国天眼”未来还会发现什么?李菂10日介绍了FAST脉冲星搜索规划,接下来将“尝试计时观测,开启中国望远镜发现中子星的激越时代。”

    新华社报道,此外,中外科学家都期待“天眼”的发现从量变转为质变。“天眼”若能第一个捕获河外星系脉冲星,将具有开创性意义。李菂和他的研究小组已在为观测河外星系脉冲星做技术上的准备,最早于明年初会进行尝试。

    首位发现脉冲星的英国天文学家乔瑟琳·贝尔今年早些时候参观了“中国天眼”,她期待这座世界最大的射电望远镜能发现更多微弱、遥远、独特的脉冲星,包括发现围绕黑洞旋转的脉冲星。

    对于观测范围可达已知宇宙边缘的“天眼”来说,发现脉冲星只是使命之一,未来,它还将在中性氢观测、谱线观测、寻找可能的星际通讯信号等方面大放异彩。“‘中国天眼’将通过巡视宇宙中的中性氢,绘制出最新最大的标准宇宙天图。”国家天文台“天眼”项目高级博士后MarkoKrco(马可)说。

    “中国天眼”甚至还能“监听”宇宙中可能存在的外星文明发出的无线电波。乔治·霍布斯说,Parkes望远镜目前有20%的时间分配给了“寻找外星人”,但仍一无所获,“中国天眼”看得更远,说不定将来会有令人振奋的消息。

    新华社评论指出,此时此刻,许多人记起了“天眼之父”南仁东的那句话——“天眼”是为“下一代天文学家准备的观测设备”。未来,要让“天眼”的视线在一代代科研人员肩膀上继续延伸。从此刻起,“中国天眼”将开启中国射电天文学10年至20年的“黄金期”。

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    追忆“天眼”筑梦人 网民:以南仁东命名脉冲星

    据中青在线、上海澎湃新闻报道,提到FAST如今的成就,不得不提一个人——中国“天眼之父”南仁东。9月15日,他因肺癌抢救无效去世,享年72岁,同事和学生们评价他“20多年只做了这一件事”,“FAST项目就像为他而生”。

    “据说第一颗(脉冲星)确认后,李菂老师立刻给南仁东老师发了邮件,但是……没有回复。那是南老去世前的第5天。不知道他是否得到这个消息,希望他看到了吧。”10日,《中国国家天文》杂志微博发布上述消息。中科院国家天文台相关负责人确认该消息属实。

    南仁东曾说:“我谈不上有高尚追求,没有特别多理想,大部分时间是不得不做。人总得有个面子吧,你往办公室一摊,什么也不做,那不是个事。我特别怕亏欠别人,国家投了那么多钱,国际上又有人说你在吹牛皮,我就得负点责任。”

    如今,FAST终于公布首批成果,很多网民表示:“20多年的研究——我终于看见了你,而你却再看不见我。”“希望新发现的脉冲星命名为‘南仁东星’。”

    来源: 侨报网综合
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