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“中国天眼”FAST发现了6颗脉冲星

来源:多彩贵州网综合 2017/10/11 9:52:37 
投稿邮箱:qnrx999@163.com 新闻热线: 0854-8221848 【字体:  

  昨日,中科院国家天文台宣布:“中国天眼”FAST发现了6颗脉冲星。


  国家天文台研究员李菂:从8月下旬开始,我们就开始找到高质量的脉冲星候选体。到9月初的时候,那时候是确认了两颗,前天、大前天,包括上个礼拜在贵州通过远程观测又确认了四颗。

  经系统认证,其中一颗脉冲星编号为J1859-0131,自转周期1.83秒,距离地球约1.6万光年。还有一颗编号为J1931-01,自转周期0.59秒,据估算距离地球约4100光年。


  国家天文台研究员李菂:它展示FAST调试的进展,非常的优秀,超出了我们的预期和国际同类大型设备的惯例,我想它真正的意义是:开始了世界的科学家,用中国原创的天文设备来系统做出发现的一个时代,未来争取把脉冲星的发现以及未来其它星系里面的发现,把它变成一个系统的,而且可以提供日常化的研究。

  利用位于贵州师范大学的FAST早期科学数据中心进行数据处理,FAST探测到数十个优质脉冲星候选体。


  省政协副主席FAST早期数据中心实验室主任谢晓尧:它就是做计算,为科学家最后重大发现提供了强有力的计算能力。国家能够把这么重大的科学基础设施放在贵州,我们贵州人又能够有幸地参加进去,为国家在科技领域的发展,贡献我们贵州的一部分力量,我觉得这也是蛮幸运、蛮自豪、蛮骄傲的。

  脉冲星由恒星演化和超新星爆发产生,它像茫茫宇宙中的灯塔,发射出周期性脉冲信号,因而得名脉冲星。脉冲星的自转周期极其稳定,成为人类测量宇宙时空的超高精准度时钟。例如,我们在地球上开车,依靠天上的卫星给出定位。而宇宙浩瀚,一旦飞船飞进宇宙深处,望远镜、卫星不能直接观测时,就需要依靠脉冲星提供的准确时间,测算出某时某刻飞船抵达了什么位置。此外,研究脉冲星,还能得到引力波、黑洞周围的神秘时空等许多重大物理学问题的答案。

  “中国天眼”睁眼“看见”2颗脉冲星未来还会发现什么?

  4100光年,1.6万光年。坐落在贵州群山之中的“中国天眼”,刚一“睁眼”就“看见”了离地球如此遥远的2颗脉冲星。

  10日,中国科学院国家天文台宣布,500米口径球面射电望远镜(FAST)经过一年紧张调试,已实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行,并确认多颗新发现脉冲星。

  脉冲星家族首次有了“中国星”

  这是我国的天文设备第一次发现脉冲星,实现了该领域“零的突破”。自1967年发现第一颗脉冲星以来,过去的50年里,人类发现的脉冲星家族至少有2700个成员了。

  国家天文台公布了这2颗脉冲星的具体信息: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,分别由“中国天眼”于今年8月22日、25日在南天银道面通过漂移扫描发现。

  这只是“中国天眼”的部分发现。“天眼”工程副总工程师李菂介绍,“天眼”调试进展超过预期,目前已探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。

  据科学家介绍,脉冲星是一种高速自转的中子星,由恒星演化和超新星爆发产生。它的密度极高,每立方厘米重达上亿吨,一块方糖大小就相当于地球上一万艘万吨巨轮的重量。脉冲星自转速度很快、自转周期精确,是宇宙中最精准的时钟。正因如此,脉冲星会发射一断一续的周期性脉冲信号,就好比转动的灯塔发出忽明忽暗的光。

  这一特殊“本领”,让脉冲星在计时、引力波探测、广义相对论检验等领域具有重要应用。李菂说,脉冲星具有在地面实验室无法实现的极端物理性质,对其进行研究有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,就可以探测来自超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。”李菂说。

  澳大利亚科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯说,“天眼”的调试以及逐渐产出成果,是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。

  调试一年就出成果,告慰“天眼之父”南仁东

  “天眼”的最初构想来自已故天文学家南仁东。从1994年提出设想,到2016年正式启用,22年间,南仁东和他的团队全力推动着这个看似不可思议的世界级项目。

  设计和结构均无先例可循,“天眼”前期调试遇到巨大困难。“天眼”工程总工艺师王启明说,各系统一开始专注于设备跟踪维护,系统内调试看起来都没问题,但各系统联调后,系统间的通信、算法的统一、安全协调等一系列问题逐步暴露出来。

  联调期间,“天眼”人的工作状态基本上是白天分头干活,晚上集中开会商讨,连夜改程序,第二天又接着试新方案,反复调到最优。在“天眼”落成启用后的380个日日夜夜里,除非停电,总控机房总是二十四小时无休。白天,工程团队和施工方的人员集中进行调试;晚上,科研人员会把面型固定好,让其指向一个特定的天区,通过地球自转,让天空从望远镜上方漂移扫描过去。

  李菂说,漂移扫描方式在脉冲星搜索上很少被运用,但调试期间只能用这种方式,为此,科研人员不仅需要重新设计软件,数据处理上也要付出更多劳动,但最终结果是令人振奋的,“天眼”每次扫描都能获得一到两个高质量的脉冲星候选体。

  国家天文台研究员、“天眼”工程副经理彭勃说,国外同类大型射电望远镜建成后一般需要3年至5年的调试阶段,而“天眼”调试了一年就获得了初步成果。

  “天眼”会寻找“外星人”将主导未来宇宙天图

  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经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。

  宇宙大爆炸学说认为,中性氢是宇宙中几乎与大爆炸同龄的“老人家”,观测和研究中性氢的分布,能帮助科学家进一步弄清银河系和河外星系的结构,解开宇宙大爆炸等宇宙起源和演化之谜。“‘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Marko Krco(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。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。


  “天眼”所在地所看到的星空。图片由国家天文台提供


  “天眼”上空星光灿烂。图片由国家天文台提供

  关于脉冲星,你不可不知的11条知识

  1、什么是脉冲星?

  我是脉冲星,高速自转的中子星,是巨大的恒星爆炸后所形成的星体。宇宙里除了黑洞以外,基本上就属我的家族最“牛”。

  2、脉冲星“牛”在哪?

  我是星星里绝对的健身高手,肌肉最发达,密度极高。我每个立方厘米相当于地球上一万艘万吨巨轮的质量压缩起来。我身上一块方糖大小的肌肉,重达几亿吨。

  3、脉冲星转得有多快?

  地球自转一周要24小时,而我的自转周期要按秒计算,最快只要万分之几秒!怎么样,被转晕了没?也正因为这样,我会发射周期性的射电脉冲。

  4、脉冲星还有什么绝活?

  我每秒旋转能达到上万次,是宇宙中最精确的时钟。

  我的磁场达到万亿高斯,比地球磁场高万亿倍。

  5、脉冲星最早由谁发现?

  1967年,英国女博士乔瑟琳·贝尔发现了人类历史上第一颗脉冲星。可是,好多人说,她的导师窃取了她的成果,独占了诺贝尔奖。

  6、人类发现了多少颗脉冲星?

  据不完全统计,人类发现的脉冲星家族已经有2700多个成员。

  7、中国人之前为何没发现脉冲星?

  因为“中国天眼”FAST才1岁,而“美国天眼”Arecibo已经……咳、咳……54岁了。

  8、脉冲星家族首批“中国星”有多远?

  由科学家借助“中国天眼”发现并通过国际认证的两颗脉冲星,一颗编号为J1859-0131,自转周期1.83秒,距地球约1.6万光年;另一颗编号为J1931-01,自转周期为0.59秒,距地球约4100光年。

  9、脉冲星家族首批“中国星”由谁发现?

  中科院国家天文台射电天文研究部首席科学家李菂带领他的团队,分别在今年8月22日和8月25日利用“天眼”在南天银道面通过漂移扫描发现,并在9月份获国际认证。

  10、未来脉冲星家族要增加新成员谁说了算?

  若说过去50年脉冲星家族新成员的发现西方发达国家说了算的话,那未来20年很大部分就要指望中国了。“中国天眼”有望发现更多奇妙、新型的脉冲星系统,探索爱因斯坦提出的地球上无法验证的各种假说。

  11、中国为何有此底气?

  因为在“中国天眼”之前,地球上所有望远镜都只能看见银河系里的脉冲星。

  随着“中国天眼”加入射电望远镜家族,科学家预测人类发现的脉冲星家族有望扩员一倍,而且会看见河外星系的脉冲星,或者看见围绕黑洞的脉冲星。


  而“中国天眼”在20年内都有望保持世界一流望远镜的地位。(综合自新华社、新华网、贵州新闻联播)

  (编辑:冯薇  审核编辑:邹骐聪)
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