大西北網(wǎng)訊 ４１００光年，１．６萬(wàn)光年。坐落在貴州群山之中的“中國(guó)天眼”，剛一“睜眼”就“看見(jiàn)”了離地球如此遙遠(yuǎn)的２顆脈沖星。
?。保叭?，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)宣布，５００米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（ＦＡＳＴ）經(jīng)過(guò)一年緊張調(diào)試，已實(shí)現(xiàn)指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測(cè)模式的順利運(yùn)行，并確認(rèn)多顆新發(fā)現(xiàn)脈沖星。
脈沖星家族首次有了“中國(guó)星”
這是我國(guó)的天文設(shè)備第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域“零的突破”。自１９６７年發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星以來(lái)，過(guò)去的５０年里，人類發(fā)現(xiàn)的脈沖星家族至少有２７００個(gè)成員了。
國(guó)家天文臺(tái)公布了這２顆脈沖星的具體信息：前者自轉(zhuǎn)周期為１．８３秒，距離地球約１．６萬(wàn)光年，后者自轉(zhuǎn)周期為０．５９秒，距離地球約４１００光年，分別由“中國(guó)天眼”于今年８月２２日、２５日在南天銀道面通過(guò)漂移掃描發(fā)現(xiàn)。
這只是“中國(guó)天眼”的部分發(fā)現(xiàn)。“天眼”工程副總工程師李菂介紹，“天眼”調(diào)試進(jìn)展超過(guò)預(yù)期，目前已探測(cè)到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中６顆通過(guò)國(guó)際認(rèn)證。
據(jù)科學(xué)家介紹，脈沖星是一種高速自轉(zhuǎn)的中子星，由恒星演化和超新星爆發(fā)產(chǎn)生。它的密度極高，每立方厘米重達(dá)上億噸，一塊方糖大小就相當(dāng)于地球上一萬(wàn)艘萬(wàn)噸巨輪的重量。脈沖星自轉(zhuǎn)速度很快、自轉(zhuǎn)周期精確，是宇宙中最精準(zhǔn)的時(shí)鐘。正因如此，脈沖星會(huì)發(fā)射一斷一續(xù)的周期性脈沖信號(hào)，就好比轉(zhuǎn)動(dòng)的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光。
這一特殊“本領(lǐng)”，讓脈沖星在計(jì)時(shí)、引力波探測(cè)、廣義相對(duì)論檢驗(yàn)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。李菂說(shuō)，脈沖星具有在地面實(shí)驗(yàn)室無(wú)法實(shí)現(xiàn)的極端物理性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行研究有望得到許多重大物理學(xué)問(wèn)題的答案。譬如，脈沖星的自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定，準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)為引力波探測(cè)、航天器導(dǎo)航等重大科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具。
“通過(guò)對(duì)快速旋轉(zhuǎn)的射電脈沖星進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，選取一定數(shù)目的脈沖星組成計(jì)時(shí)陣列，就可以探測(cè)來(lái)自超大質(zhì)量雙黑洞等天體發(fā)出的低頻引力波。”李菂說(shuō)。
澳大利亞科學(xué)及工業(yè)研究院Ｐａｒｋｅｓ望遠(yuǎn)鏡科學(xué)主管喬治·霍布斯說(shuō)，“天眼”的調(diào)試以及逐漸產(chǎn)出成果，是目前國(guó)際天文學(xué)界最激動(dòng)人心的事件之一。
調(diào)試一年就出成果，告慰“天眼之父”南仁東
“天眼”的最初構(gòu)想來(lái)自已故天文學(xué)家南仁東。從１９９４年提出設(shè)想，到２０１６年正式啟用，２２年間，南仁東和他的團(tuán)隊(duì)全力推動(dòng)著這個(gè)看似不可思議的世界級(jí)項(xiàng)目。
設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)均無(wú)先例可循，“天眼”前期調(diào)試遇到巨大困難。“天眼”工程總工藝師王啟明說(shuō)，各系統(tǒng)一開(kāi)始專注于設(shè)備跟蹤維護(hù)，系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試看起來(lái)都沒(méi)問(wèn)題，但各系統(tǒng)聯(lián)調(diào)后，系統(tǒng)間的通信、算法的統(tǒng)一、安全協(xié)調(diào)等一系列問(wèn)題逐步暴露出來(lái)。
聯(lián)調(diào)期間，“天眼”人的工作狀態(tài)基本上是白天分頭干活，晚上集中開(kāi)會(huì)商討，連夜改程序，第二天又接著試新方案，反復(fù)調(diào)到最優(yōu)。在“天眼”落成啟用后的３８０個(gè)日日夜夜里，除非停電，總控機(jī)房總是二十四小時(shí)無(wú)休。白天，工程團(tuán)隊(duì)和施工方的人員集中進(jìn)行調(diào)試；晚上，科研人員會(huì)把面型固定好，讓其指向一個(gè)特定的天區(qū)，通過(guò)地球自轉(zhuǎn)，讓天空從望遠(yuǎn)鏡上方漂移掃描過(guò)去。
李菂說(shuō)，漂移掃描方式在脈沖星搜索上很少被運(yùn)用，但調(diào)試期間只能用這種方式，為此，科研人員不僅需要重新設(shè)計(jì)軟件，數(shù)據(jù)處理上也要付出更多勞動(dòng)，但最終結(jié)果是令人振奮的，“天眼”每次掃描都能獲得一到兩個(gè)高質(zhì)量的脈沖星候選體。
國(guó)家天文臺(tái)研究員、“天眼”工程副經(jīng)理彭勃說(shuō)，國(guó)外同類大型射電望遠(yuǎn)鏡建成后一般需要３年至５年的調(diào)試階段，而“天眼”調(diào)試了一年就獲得了初步成果。
“天眼”會(huì)尋找“外星人” 將主導(dǎo)未來(lái)宇宙天圖
中外科學(xué)家都期待“天眼”的發(fā)現(xiàn)從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變。“天眼”若能第一個(gè)捕獲河外星系脈沖星，將具有開(kāi)創(chuàng)性意義。李菂和他的研究小組已經(jīng)在為觀測(cè)河外星系脈沖星做技術(shù)上的準(zhǔn)備，最早于明年初會(huì)進(jìn)行嘗試。
首位發(fā)現(xiàn)脈沖星的天文學(xué)家喬瑟琳·貝爾今年早些時(shí)候參觀了“中國(guó)天眼”，她期待這座世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡能發(fā)現(xiàn)更多微弱、遙遠(yuǎn)、獨(dú)特的脈沖星，包括發(fā)現(xiàn)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的脈沖星。
對(duì)于觀測(cè)范圍可達(dá)已知宇宙邊緣的“天眼”來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)脈沖星只是使命之一，未來(lái)，它還將在中性氫觀測(cè)、譜線觀測(cè)、尋找可能的星際通訊信號(hào)等方面大放異彩。
宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)認(rèn)為，中性氫是宇宙中幾乎與大爆炸同齡的“老人家”，觀測(cè)和研究中性氫的分布，能幫助科學(xué)家進(jìn)一步弄清銀河系和河外星系的結(jié)構(gòu)，解開(kāi)宇宙大爆炸等宇宙起源和演化之謎。“‘中國(guó)天眼’將通過(guò)巡視宇宙中的中性氫，繪制出最新最大的標(biāo)準(zhǔn)宇宙天圖。”國(guó)家天文臺(tái)“天眼”項(xiàng)目高級(jí)博士后Ｍａｒｋｏ?。耍颍悖铮R可）說(shuō)。
“中國(guó)天眼”甚至還能“監(jiān)聽(tīng)”宇宙中可能存在的外星文明發(fā)出的無(wú)線電波。澳大利亞科學(xué)及工業(yè)研究院Ｐａｒｋｅｓ望遠(yuǎn)鏡科學(xué)主管喬治·霍布斯說(shuō)，Ｐａｒｋｅｓ望遠(yuǎn)鏡目前有２０％的時(shí)間分配給了“尋找外星人”，但仍一無(wú)所獲，“中國(guó)天眼”看得更遠(yuǎn)，說(shuō)不定將來(lái)會(huì)有令人振奮的消息。（完）
(責(zé)任編輯：蘇玉梅)
