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中國天眼高質量開放運行 取得係列重要科學成果

發布時間:2022-01-06 10:16:00來源: 央廣網

  央廣網北京1月6日消息(記者朱敏)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞縱橫》報道,北京時間6日淩晨,國際學術期刊《自然》雜誌以封麵文章形式,發表中國天眼FAST最新科學成果。國家天文台科研團隊利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果,為(wei) 解決(jue) 恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據。

  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,並發現約500顆脈衝(chong) 星,成為(wei) 自運行以來世界上發現脈衝(chong) 星效率最高的設備,一係列重要科研成果陸續發表於(yu) 國際學術期刊。2021年,中國天眼貢獻了哪些驚喜?新的一年,中國天眼又將凝視何方?

  2021年,FAST正式向全球開放共享,向全球天文學家征集觀測申請。此次征集收到來自不同國家共7216小時的觀測申請,最終14個(ge) 國家(不含中國)的27份國際項目獲得批準,並於(yu) 2021年8月啟動科學觀測。

  這一年,FAST運行效率和質量不斷提高,年觀測時長超過5300小時,已遠超國際同行預期的工作效率,為(wei) FAST科學產(chan) 出起到重要支撐作用。

  FAST總工程師薑鵬表示:“我們(men) 產(chan) 生了批量的科學成果:我們(men) 發現的脈衝(chong) 星數量已經是國際上絕對的霸主地位;科研的成果產(chan) 出也出現了井噴的效應。我們(men) 可以非常自信地說‘出好成果、出大成果’的階段已經開啟了。”

  截至目前,FAST共發現約500顆脈衝(chong) 星,成為(wei) 自其運行以來世界上發現脈衝(chong) 星效率最高的設備。脈衝(chong) 星是大質量恒星死亡後的“遺骸”,一顆方糖大小的體(ti) 積就有上億(yi) 噸的質量,脈衝(chong) 星能夠發射出高度周期性的脈衝(chong) ,周期在1.4毫秒到23秒之間。脈衝(chong) 星是國際大型射電望遠鏡觀測的主要科學目標之一。目前,FAST發現的脈衝(chong) 星已遠遠超過同一時期國際上所有其他望遠鏡發現數量的總和。

  國家天文台研究員韓金林介紹,這僅(jin) 僅(jin) 完成了15%的FAST天空覆蓋。“現在我們(men) 找的是一個(ge) (脈衝(chong) 星)最多的區域,將來把不多的區域也要找出來。找出來以後,我們(men) 大概知道天上的星演化到最後能夠產(chan) 生多少脈衝(chong) 星,能夠給一個(ge) 天文的底數,這個(ge) 東(dong) 西是科學上的量變到質變的過程。”

  值得一提的是,FAST也在中性氫譜線測量星際磁場取得重大進展。中性氫是宇宙中豐(feng) 度最高的元素,廣泛存在於(yu) 宇宙的不同時期,是不同尺度物質分布的最佳示蹤物之一。國家天文台慶道衝(chong) 、李菂領導的國際合作團隊采用原創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測量結果。發現星際介質從(cong) 冷中性氣體(ti) 到原恒星核具有連貫性的磁場結構,異於(yu) 標準模型預測,為(wei) 解決(jue) 恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據。

  FAST運行和發展中心首席科學家李菂表示:“這個(ge) 工作突出的地方在於(yu) 發展了一個(ge) 新的觀測手段,為(wei) 係統性測量分子雲(yun) 和中間的磁場打開了局麵。天眼洞見了宛若遊龍的星際磁場,浸潤於(yu) 協睦磁場波紋中的分子雲(yun) 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,團隊利用FAST對快速射電暴FRB121102進行了觀測,在約50天內(nei) 探測到1652次爆發事件,獲得迄今最大的快速射電暴爆發事件樣本,超過此前本領域所有文章發表的爆發事件總量。

  國家天文台副研究員王培表示:“FAST的測量結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(ge) 半月內(nei) 輻射的總能量已經達到磁星總能量的38%,也就意味著快速射電暴本身的輻射機製必須經濟有效,這一結果也嚴(yan) 格限製了快速射電暴源由單一的致密天體(ti) 起源的可能性,是揭示快速射電暴基礎物理機製的重大進展。”

  據了解,FAST多科學目標巡天已經發現至少6例新快速射電暴,正在為(wei) 揭示這一宇宙中神秘現象的機製、推進這一天文學全新的領域作出獨特的貢獻。

  基於(yu) 超高靈敏度的明顯優(you) 勢,FAST已成為(wei) 中低頻射電天文領域的觀天利器,未來將在快速射電暴起源與(yu) 物理機製、中性氫宇宙研究、脈衝(chong) 星搜尋與(yu) 物理研究、脈衝(chong) 星測時與(yu) 低頻引力波探測等方向產(chan) 出更多深化人類對宇宙認知的科學成果。

  FAST總工程師薑鵬表示,為(wei) 了助力這類成果的實現,工程團隊將進一步提升FAST性能,開展FAST接收機等關(guan) 鍵技術的研究。

  “這主要分兩(liang) 方麵:一方麵進一步增加望遠鏡視場,增加望遠鏡的巡天效率;另一方麵提高望遠鏡的頻率覆蓋,做更多科學目標的覆蓋。同時我們(men) 還計劃完成微波測距樣機的研製,用它來取代光學,比如激光全站儀(yi) 測量設備的測量效能,以真正達到全天候、全時精度的高精度測量,同時解決(jue) 我們(men) 在測量技術上的‘卡脖子’技術問題。”薑鵬說。

  令人興(xing) 奮的是,中國科學院院士、國家天文台研究員武向平透露, FAST正在醞釀向全國中小學生開放1%的觀測時間,也就是約50小時。武向平表示,對於(yu) 觀測時間極其珍貴的FAST來說,拿出50小時,向青少年征集好的科學想法,幫助孩子們(men) 實現探索宇宙的願望,希望此舉(ju) 能在孩子們(men) 心中種下科學的種子,將來成長為(wei) 國之棟梁。

  武向平說:“我們(men) 想遴選一些中小學生的想法,然後由專(zhuan) 業(ye) 的天文學家幫助他們(men) 實現他們(men) 的夢想。今年我們(men) 會(hui) 做這個(ge) 遴選機製。希望每年能有10個(ge) 左右這樣的想法能夠實現。讓孩子們(men) 從(cong) 小能夠接觸到這樣的大科學裝置,從(cong) 小有科學夢想。利用FAST這樣的大國重器給孩子們(men) 創造這樣一個(ge) 機會(hui) 。”

(責編: 李雨潼)

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