依托中國天眼（FAST），國家天文台銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目團隊在短短3年內(nei) 發現了520顆脈衝(chong) 星，改變了我國在脈衝(chong) 星搜尋與(yu) 研究領域過去長期沒有話語權的局麵。目前，團隊核心成員有15人，平均年齡31歲。

　　老舊的辦公桌上放著一摞厚厚的文獻，攤開的筆記本寫(xie) 得密密麻麻，10多把椅子散放著……會(hui) 議室裏，一場激烈的討論剛剛結束。

　　“脈衝(chong) 星搜尋工作是以秒來計算的……”在國家天文台一間陳設簡陋的辦公室裏，銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目團隊負責人韓金林研究員緊盯著電腦屏幕說。前不久，團隊利用中國天眼（FAST），揭示了銀河係星際介質前所未見的細節。他們(men) 在搜尋銀河係內(nei) 脈衝(chong) 星的過程中，同步記錄了星際介質的譜線數據，揭示出銀河係內(nei) 中性氫氣體(ti) 的精致結構和電離氣體(ti) 的彌漫特征；還測量了大量暗弱脈衝(chong) 星的法拉第效應，顯現出銀河係內(nei) 大範圍的磁場特征；新證認出兩(liang) 例超新星爆炸的遺跡。這些研究結果對理解銀河係內(nei) 的星際生態循環有重要意義(yi) 。係列論文於(yu) 2022年12月10日作為(wei) 特別專(zhuan) 題發表在我國綜合國際期刊《中國科學：物理學力學 天文學》上。

　　用中國望遠鏡做出的原創性成果，呈現在中國的學術期刊上

　　脈衝(chong) 星是大質量恒星死亡後的殘骸，是宇宙中密度最高、磁場最強、自轉最快、相對論效應最顯著的天體(ti) ，是研究宇宙極端環境下物理規律的理想實驗室。脈衝(chong) 星的發現和研究，是國際上大射電望遠鏡的關(guan) 鍵科學目標之一。

　　1968年首次發現脈衝(chong) 星後的50餘(yu) 年間，全世界一共發現3300多顆脈衝(chong) 星。由於(yu) 大型望遠鏡和專(zhuan) 業(ye) 人才的稀缺，中國在脈衝(chong) 星的搜尋與(yu) 研究方麵起步較晚。

　　2016年，隨著FAST的建成，這種狀況得以扭轉。截至2022年12月，我國科學家累計發現約720顆脈衝(chong) 星，其中大部分是韓金林帶領的團隊發現的，包括一批最暗弱的脈衝(chong) 星、挑戰當代銀河係電子分布模型的大色散量脈衝(chong) 星等。

　　2020年10月初的一天，韓金林遇到《天文和天體(ti) 物理學研究》執行主編、中國科學院院士汪景琇，興(xing) 奮地分享了最新成果：“我們(men) 團隊已經發現了100多顆脈衝(chong) 星！”汪景琇聽了很振奮，當即約稿：“把成果論文發表在咱們(men) 刊物上吧！”

　　“論文寫(xie) 作就持續了好幾個(ge) 月，其間經曆數百遍修改，光用於(yu) 期刊封麵的那幅圖，就改了幾十遍。”團隊成員、博士生景威聰說，“脈衝(chong) 星發現數目在不斷刷新，我們(men) 發表的隻是這篇論文被期刊接受那天脈衝(chong) 星的發現數。”

　　“在印刷的前一天下午，韓老師還加了一幅圖，以便讓讀者更直觀地感知新發現。”《天文和天體(ti) 物理學研究》編輯部主任溫亞(ya) 媛說，“這是用中國望遠鏡做出的原創性成果，他要力求完美地呈現在中國的學術期刊上。”

　　2021年5月，銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目的首篇論文在《天文和天體(ti) 物理學研究》上發表。“我們(men) 正在進行的銀道麵脈衝(chong) 星快照巡天項目，是銀河係係統性搜尋首次進入到微央斯基量級的深水區，超越國際其他巡測靈敏度一個(ge) 量級。”汪景琇說，“這篇論文是將優(you) 秀科研成果發表在中國學術期刊上的表率。”該論文此後獲得中國科協第六屆優(you) 秀科技論文遴選計劃的優(you) 秀論文獎。

　　澳大利亞(ya) 科學院院士曼徹斯特對論文給予高度評價(jia) ：“銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目僅(jin) 觀測了可觀測天區的一小部分，就將已知毫秒脈衝(chong) 星的數量增加了近10%，這是一個(ge) 了不起的成就。”

　　團隊協作，探索快照模式，大幅提高觀測效率

　　“這些成果是團隊一起摸爬滾打做出來的。”韓金林感慨道。

　　傳(chuan) 統的望遠鏡觀測模式一般是一個(ge) 點一個(ge) 點地觀測。FAST安裝了19個(ge) 接收機，意味著同一時刻可以把天上19個(ge) 位置上任何星體(ti) 發出的信號都記錄下來。“我們(men) 在此基礎上突破創新，采用了更高效的觀測模式，即快照模式。這19個(ge) 接收機仿佛19隻凝視星空的眼睛，通過快速微調望遠鏡，讓‘眼睛’略微轉動，把一整塊天區全部覆蓋，大幅提高觀測效率。”韓金林說。

　　為(wei) 了測試快照模式，並驗證銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目的可行性，2019年3月17日，國家天文台副研究員王陳等6人趕赴1700多公裏之外的深山——貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩氹，FAST就坐落於(yu) 此。

　　“FAST的接收麵積相當於(yu) 30個(ge) 標準足球場，沿著望遠鏡走一圈大約1.6公裏。”王陳被眼前的景象深深震撼，“我們(men) 一定要用好它！”

　　觀測試驗分為(wei) 3個(ge) 小隊：一隊由高旭陽和侯立剛負責19波束分布測試；二隊由王陳和孫京海負責快照模式控製的測試；三隊由王鵬飛和王濤負責脈衝(chong) 星數據處理流程開發。當晚，第一次觀測試驗開始。按照事先計算的結果，如果19波束排布圖準確，那麽(me) FAST的第十八個(ge) 波束應該能看到一顆明亮的脈衝(chong) 星，結果一無所獲，加之試驗時間有限，大家頓感壓力巨大。

　　經過緊張的複核，仔細檢查每一行代碼，最後發現是接收機轉動方向與(yu) 預期相反導致的。大家立即改正程序，展開第二次測試。3月21日下午，大家屏息凝神，等待觀測結果。一條條明亮的脈衝(chong) 清晰出現在電腦屏幕中央，“看到了，看到脈衝(chong) 星了！”這是項目組第一次利用FAST觀測到脈衝(chong) 星，所有人心中都充滿了無限自豪。

　　為(wei) 了配合一隊、二隊的進度，三隊幾乎不眠不休開發軟件，全力為(wei) 快照觀測模式下的數據處理提供基礎程序，並為(wei) 後續搜尋工作做準備。這3個(ge) 小組相互獨立又高度協作，幾天內(nei) 就完成了測試任務。數據表明，觀測同樣麵積的天區並達到相同的靈敏度，快照模式僅(jin) 需21分鍾，傳(chuan) 統的跟蹤觀測模式則需要40到60分鍾。

　　“一個(ge) 看似不起眼的小錯誤都可能帶來大麻煩。”韓金林說。他搭建了一個(ge) 脈衝(chong) 星搜尋流水線，把用於(yu) 搜尋的各個(ge) 模塊都串聯起來，以實現全自動化搜尋脈衝(chong) 星的目標。脈衝(chong) 星搜尋需要遍曆所有可能的色散量，幾個(ge) 月後，團隊突然發現，搜尋結果中少了一批脈衝(chong) 星。經過排查，最終發現是早期的一個(ge) 模塊中，有一行程序少了一個(ge) 逗號。修改這個(ge) 錯誤後，項目組不得不將之前幾個(ge) 月的海量數據重新處理，否則就會(hui) 遺漏大量的脈衝(chong) 星。

　　吃苦耐勞，爭(zheng) 分奪秒，實現搜尋工作持續迭代

　　“十小時工作製”，韓金林常對團隊裏的年輕人這樣說。實際上，韓金林付出的精力遠不止於(yu) 此。“韓老師經常工作到半夜一兩(liang) 點，第二天一大早又來辦公室，幾乎全年無休。”博士生王濤說。

　　受韓金林的影響，項目組的年輕人也是早來晚走，有時幹脆睡在辦公室裏。“有一次大年初一，微信群裏還在討論任務。半夜一兩(liang) 點微信群裏還有新消息，更是常事。”博士生周德江說。

　　2019年9月，為(wei) 了取得階段性成果，韓金林帶領學生處理FAST調試數據，力求在較短時間裏能有更多發現。當時項目組已觀測了五六十個(ge) 天區，每個(ge) 天區都能產(chan) 生幾千甚至上萬(wan) 個(ge) 脈衝(chong) 星候選體(ti) 的圖片，但其中九成以上都是幹擾信號。由於(yu) 早先國際版人工智能打分程序對幹擾剔除不夠充分，隻能人工進一步篩選出真正的脈衝(chong) 星信號。

　　同學們(men) 輪番上陣，24小時連軸轉，硬是在3天內(nei) 從(cong) 20多萬(wan) 張圖片中把20多顆優(you) 質的脈衝(chong) 星篩選出來了！“真是沙裏淘金，長時間緊盯電腦屏幕，眼睛又澀又酸。”團隊成員顏一說，但看到20多顆優(you) 質脈衝(chong) 星，感覺一切都是值得的。

　　國外現有程序是按照特定望遠鏡參數設置的，並不適用於(yu) 處理FAST搜索數據；逃過AI篩選的幹擾信號數量很大，人工篩選不是長久之計。項目組總結了幹擾信號的特征，認為(wei) 完全可以想辦法直接剔除。為(wei) 了能寫(xie) 出一個(ge) 計算速度快、應用效果好的程序，周德江吃住都在辦公室。“這些年輕人個(ge) 個(ge) 都是好樣的！他們(men) 吃苦耐勞，為(wei) 團隊節省了不少時間和資源。”韓金林讚歎道。經過團隊共同努力，脈衝(chong) 星搜尋工作終於(yu) 實現了自動化，並且一直更新換代。

　　功夫不負有心人。2019年底，經過FAST科學委員會(hui) 征集、評估和遴選，銀道麵脈衝(chong) 星巡天項目最終被列入FAST五個(ge) 重大項目之一，2020年初正式開啟巡天觀測。截至目前，項目共計觀測了約300平方度的銀道麵區域，占項目總體(ti) 規劃的10%，但已經取得了豐(feng) 碩的科學成果。2020年底和2022年底，這支年輕的隊伍兩(liang) 次被評為(wei) 國家天文台優(you) 秀科研團隊。

　　“我們(men) 趕上了一個(ge) 好時候，一分一秒都耽誤不得。”韓金林說。早年，中國沒有大型望遠鏡，天文學研究嚴(yan) 重受限。韓金林曾爭(zheng) 取到澳大利亞(ya) 帕克斯望遠鏡600多個(ge) 小時的使用機會(hui) ，他分秒必爭(zheng) 地觀測，最終和北京大學天文係教授喬(qiao) 國俊合作完成銀河係磁場的研究，獲得2006年度國家自然科學獎二等獎。“你要繼續努力，再攀高峰！”韓金林永遠銘記著導師王綬琯院士的諄諄囑托。

　　目前FAST執行的天文觀測項目有160多個(ge) ，每個(ge) 項目觀測的時間都掐秒計時。“我們(men) 希望用5年左右時間完成全部內(nei) 銀道麵和部分外銀道麵的巡天觀測，爭(zheng) 取發現1000顆脈衝(chong) 星。通過深入研究新發現的天體(ti) ，來檢驗現有的物理模型，乃至發現新的物理規律。”韓金林充滿信心地說，“再用8到10年，爭(zheng) 取把銀河係看遍！”

　　靠奮鬥，從(cong) 跟跑、並跑到領跑（記者手記）

　　“整整浪費了15分鍾呐！”有一回，團隊成員因為(wei) 忘記關(guan) 閉望遠鏡校準校號，導致15分鍾的觀測數據無法使用。項目需要觀測數萬(wan) 次，每次要在界麵上人工點擊輸入幾十個(ge) 參數，難免出錯。但時至今日，記者仍然真切地感受到韓金林深深的惋惜……

　　惜時如金，既是出於(yu) 對大科學裝置巨額投入和使用效率的考量，也是這些青年科技工作者責任感和使命感的體(ti) 現。正是幾代天文工作者自覺接續奮鬥，勇攀高峰，才使中國在脈衝(chong) 星觀測和研究等領域實現從(cong) 跟跑、並跑到領跑的跨越。

　　漫漫星空，探索未有窮期。一棒接著一棒跑，中國的天文事業(ye) 必將抵達一個(ge) 個(ge) 新高度。

　　記者 施 芳