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制圖/王倩

　　4100光年,1.6萬光年。坐落在貴州群山之中的“中國天眼”,剛一“睜眼”就“看見”了離地球如此遙遠的兩顆脈沖星。10月10日,中國科學院國家天文臺宣布,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)經(jīng)過一年緊張調(diào)試,已實現(xiàn)指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行,并確認多顆新發(fā)現(xiàn)脈沖星。

　　脈沖星家族

　　首次有了“中國星”

　　這是我國的天文設(shè)備第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星,實現(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,過去的50年里,人類發(fā)現(xiàn)的脈沖星家族至少有2700個成員了。

　　國家天文臺公布了這兩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“中國天眼”于今年8月22日、25日在南天銀道面通過漂移掃描發(fā)現(xiàn)。

　　這只是“中國天眼”的部分發(fā)現(xiàn)。“天眼”工程副總工程師李菂介紹,“天眼”調(diào)試進展超過預(yù)期,目前已探測到數(shù)十個優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體,其中6顆通過國際認證。

　　據(jù)科學家介紹,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,每立方厘米重達上億噸,一塊方糖大小就相當于地球上一萬艘萬噸巨輪的重量。脈沖星自轉(zhuǎn)速度很快、自轉(zhuǎn)周期精確,是宇宙中最精準的時鐘。正因如此,脈沖星會發(fā)射一斷一續(xù)的周期性脈沖信號,就好比轉(zhuǎn)動的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光。

　　這一特殊“本領(lǐng)”,讓脈沖星在計時、引力波探測、廣義相對論檢驗等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。李菂說,脈沖星具有在地面實驗室無法實現(xiàn)的極端物理性質(zhì),對其進行研究有望得到許多重大物理學問題的答案。譬如,脈沖星的自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定,準確的時鐘信號為引力波探測、航天器導(dǎo)航等重大科學及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具。

　　“通過對快速旋轉(zhuǎn)的射電脈沖星進行長期監(jiān)測,選取一定數(shù)目的脈沖星組成計時陣列,就可以探測來自超大質(zhì)量雙黑洞等天體發(fā)出的低頻引力波。”李菂說。

　　一年出成果

　　告慰“天眼之父”

　　“天眼”的最初構(gòu)想來自已故天文學家南仁東。從1994年提出設(shè)想,到2016年正式啟用,22年間,南仁東和他的團隊全力推動著這個看似不可思議的世界級項目。

　　設(shè)計和結(jié)構(gòu)均無先例可循,“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,各系統(tǒng)一開始專注于設(shè)備跟蹤維護,系統(tǒng)內(nèi)調(diào)試看起來都沒問題,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)等一系列問題逐步暴露出來。

　　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,晚上集中開會商討,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個日日夜夜里,除非停電,總控機房總是二十四小時無休。白天,工程團隊和施工方的人員集中進行調(diào)試；晚上,科研人員會把面型固定好,讓其指向一個特定的天區(qū),通過地球自轉(zhuǎn),讓天空從望遠鏡上方漂移掃描過去。

　　李菂說,漂移掃描方式在脈沖星搜索上很少被運用,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)計軟件,數(shù)據(jù)處理上也要付出更多勞動,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高質(zhì)量的脈沖星候選體。國家天文臺研究員、“天眼”工程副經(jīng)理彭勃說,國外同類大型射電望遠鏡建成后一般需要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。

　　繪宇宙天圖

　　尋找“地外文明”

　　中外科學家都期待“天眼”的發(fā)現(xiàn)從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變。“天眼”若能第一個捕獲河外星系脈沖星,將具有開創(chuàng)性意義。李菂和他的研究小組已經(jīng)在為觀測河外星系脈沖星做技術(shù)上的準備,最早于明年初會進行嘗試。

　　首位發(fā)現(xiàn)脈沖星的天文學家喬瑟琳·貝爾今年早些時候參觀了“中國天眼”,她期待這座世界最大的射電望遠鏡能發(fā)現(xiàn)更多微弱、遙遠、獨特的脈沖星,包括發(fā)現(xiàn)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的脈沖星。

　　對于觀測范圍可達已知宇宙邊緣的“天眼”來說,發(fā)現(xiàn)脈沖星只是使命之一,未來,它還將在中性氫觀測、譜線觀測、尋找可能的星際通訊信號等方面大放異彩。宇宙大爆炸學說認為,中性氫是宇宙中幾乎與大爆炸同齡的“老人家”,觀測和研究中性氫的分布,能幫助科學家進一步弄清銀河系和河外星系的結(jié)構(gòu),解開宇宙大爆炸等宇宙起源和演化之謎。“‘中國天眼’將通過巡視宇宙中的中性氫,繪制出最新最大的標準宇宙天圖。”國家天文臺“天眼”項目高級博士后馬可說。

　　“中國天眼”甚至還能“監(jiān)聽”宇宙中可能存在的外星文明發(fā)出的無線電波。澳大利亞科學及工業(yè)研究院Parkes望遠鏡科學主管喬治·霍布斯說,Parkes望遠鏡目前有20%的時間分配給了“尋找外星人”,但仍一無所獲,“中國天眼”看得更遠,說不定將來會有令人振奮的消息。　　　據(jù)新華社

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　　 [編輯: 劉曉明]