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江苏盱眙:中国天眼目光更有神 FAST已确认新发现44颗脉冲星

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15日,首届中国·天泉湖天文论坛在举行。中国500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂在论坛上表示,被誉为“中国天眼”的FAST经过两年的紧张调试工作,现已实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式,数项关键指标超过预期。截至目前,已发现了44颗被确认的新脉冲星,有望明年下半年完成验收并向全国天文学家开放使用。

研究脉冲星有望解决许多重大物理学问题

经过工作人员的精心调试,如今“天眼”视力越来越好,脉冲星的批量发现也随之开始。

去年10月10日中科院国家天文台就曾对外公布,FAST首次发现脉冲星,当时探测到数十颗优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。近一年过去,如今新发现脉冲星的数量又有突破。截至目前,FAST已经探测到59颗优质的脉冲星候选体,其中已经有44颗得到认证。

“特别是今年2月探测到有史以来最暗弱的毫秒脉冲星之一,这颗脉冲星是其他国家很多望远镜看了多次却都没有看到的。这充分证明了FAST在灵敏度方面的优势。”李菂说。

搜寻和发现射电脉冲星是FAST核心科学目标。脉冲星由恒星演化和超新星爆发产生,因发射周期性脉冲信号而得名。自1967年发现第一颗脉冲星以来,过去50年里,人类发现的脉冲星家族至少有2700个成员。

“脉冲星是一种高速自转的中子星,它的密度极高,每立方厘米重达上亿吨。它的自转速度很快、自转周期精确,是宇宙中最精确的时钟。”李菂说,“因此,它具有在地面实验室无法实现的极端物理性质,是理想的天体物理实验室,对其进行研究,有希望得到许多重大物理学问题的答案。譬如,脉冲星的自转周期极其稳定,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。”

“通过对快速旋转的射电脉冲星进行长期监测,选取一定数目的脉冲星组成计时阵列,就可以探测超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。”李菂说。

巨大的接收面积和超高灵敏度,才能看清天体目标的细节

自2016年9月25日落成启用后,FAST望远镜就正式进入为期3—5年的调试期。

一般来说,巨星望远镜调试期都会涉及天文、测量、控制、电子学、机械、结构等众多学科领域,是一项强交叉学科的应用性研究,所以国际上传统大射电望远镜的调试周期很少低于4年。

FAST总工程师、中科院国家天文台研究员姜鹏说:“FAST巨大的接收面积注定了它有其他望远镜无法比拟的优势,即超高的灵敏度,但这也使得它的系统构成更为复杂,因此它的调试工作也更具有挑战性,也更容易受设备故障的影响。同时,还有30吨馈源舱(安放FAST望远镜用来接收宇宙外信号装置系统的舱体)漂在高空,安全风险也极大。”

但调试团队不畏困难,经过半年左右的努力,最终于2017年8月27日第一次完成了反射面和馈源支撑的协同动作,首次实现了对特定目标的跟踪观测,并稳定地获取了目标源射电信号。这意味着“天眼”的“眼珠”可以转动了,也标志望远镜