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FAST:还没发现外星人,但听到震撼的宇宙“心跳”
2017年10月11日 作者: 编辑:柳江 来源:

  


满天繁星下的FAST。2016年6月27日,新华社记者 刘续 摄

  —— 导读 ——

  一个短促有力,一个缓慢微弱——像一位青年和一位老者的心跳声,穿过万千光年的时空,被地球上最灵敏的“耳朵”——位于中国西南贵州天坑中面积相当于30个足球场大的500米口径球面射电望远镜(FAST)捕捉到。

  新华社记者 喻菲 齐健

  这是世界最大单口径射电望远镜2016年9月竣工以来,在调试期间发现并最先得到确认的两颗脉冲星。中国科学院国家天文台的科学家根据观测数据制作出了它的声音效果,于10月10日在此间公布,世人得以聆听到这来自宇宙深处的“心跳”。

  搜索脉冲星、中性氢、宇宙分子和外星文明信号,这些都是FAST的重要使命。

  “外星人的观测是一个严肃的科学目标,但FAST还处在调试期,对外星人的搜索我们还没有开展。”国家天文台射电天文研究部首席科学家、FAST副总工程师李菂说。

  虽然还未开始外星人搜索,但FAST发现的脉冲星对人类来说同样是个谜。实际上,脉冲星最初被发现时,就被误以为是外星人寻找宇宙知音的信号。

  


10月10日,在中科院国家天文台,FAST工程副总工程师李菂在介绍新脉冲星发现过程。 新华社记者 金立旺 摄

  怪异的脉冲星

  科学家解释说,大质量恒星寿命终结时在超新星爆发中粉身碎骨,外层被炸飞,如果恒星遗留下的内核质量超过太阳的1.4倍,就会坍缩成主要由中子以及少量的电子和质子组成的中子星。以均匀的时间间隔辐射脉冲的中子星被称为脉冲星。所谓“脉冲”,就是像人的脉搏一样,一下一下出现短促的信号。

  假设有一个天平,一端盛上一茶匙的中子星物质,另一端需要一座高达3000米的山峰才能平衡住这么一丁点中子星物质。对于想造访中子星的人来说,在中子星上着陆将永无可能。中子星表面强大的引力瞬间就会把飞船以及里面的一切都压成一滩糊状的亚原子粒子。

  “脉冲星有很多怪异的现象和性质,我们还无法理解,”国家天文台研究员陈学雷说,“科学家已经发现一些转得特别快的脉冲星,叫毫秒脉冲星,大约每几毫秒转一圈。它为什么转那么快,还需要研究。”

  “脉冲星就像天体物理实验室,很多最极端的现象就发生在那里。科学家可以将脉冲星作为工具研究万有引力。如果将来发现脉冲星与黑洞组成的双星系统,我们就可以利用脉冲星去研究黑洞周围的时空。”陈学雷说。

  


  FAST发现的脉冲星艺术效果图。来源:国家天文台

  中国科学院院士武向平说,中国随着FAST的建成并加入国际引力波探测行列,将会把脉冲星计时引力波探测的灵敏度提高2至3倍,提高低频引力波的探测几率。他预测在这一领域未来几年将会有重大突破。

  脉冲星自转具有极其稳定的周期,被誉为自然界最精准的天文时钟。科学家相信,未来脉冲星可以成为人类在宇宙中航行的灯塔,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器导航。

  中国首次跻身脉冲星发现者名单

  FAST所见最先被确认的两颗脉冲星,一个发现于8月22日晚上,另一个在8月25日晚上。对于当时情景,李菂却已记不太清楚。因为FAST实在太灵敏了,它虽然还处在调试和试观测期,却已发现数十个脉冲星候选体。到目前为止,其中六颗已经通过国际认证。

  “实际上,几乎每天晚上我们都能发现高质量的脉冲星候选体。”李菂说。

  半个世纪前,人类发现第一颗脉冲星时,中国还处在贫困动荡之中。因而人类此前发现的2000多颗脉冲星都与中国无缘。

  如今,奔向全面小康的中国终于有能力去探寻宇宙中神秘怪异的天体,努力解答人类的这些终极之问了:宇宙怎么诞生?为什么会有星星?为什么会有我们?我们在宇宙中是孤独的吗?

  工欲善其事,必先利其器。中国天文学家要想跃居世界天文前沿,就要有天文利器。中国有史以来最大天文工程、总投资近12亿的FAST从最初概念提出到建成经历了20多年,凝聚了无数科学家的智慧与心血。

  如今,中国科学家终于在脉冲星的名单上添上了中国的名字。

  

 

  工作人员在FAST馈源舱内工作(8月10日摄)。 新华社记者 欧东衢 摄

  李菂预计,FAST望远镜在2019年正式运行后,每年能发现上百颗脉冲星,并有望在与银河系邻近的仙女座M31星系中,找到50至80颗脉冲星。目前,全世界的射电望远镜中,只有FAST有这样的能力。

  FAST将开启一个新的时代

  曾在美国加州理工学院、美国宇航局从事科研的李菂为了FAST的建设,在2012年回国,一头扎进贵州偏僻的穷山沟,住在没有卫生间的临时板房中。

  而今看到初步成果的他说:“科学探索的过程,就是一点一点追寻真理,就像破案、画画、打造家具一样,遇到很多困难,慢慢看到进步,但是最后得到的东西足够重要或者足够美,这里头吃的苦头越多,幸福感越强。”

  2017年对于中国天文界意义非凡。6月15日以探测黑洞和脉冲星为主要目的的中国首颗硬X射线调制望远镜升空。而这颗卫星的最初提出者正是李菂的父亲——著名天体物理学家、中国科学院院士李惕碚。

  “中国近代很落后,我们这一代人真正希望推动中国的自然科学走向世界前沿。”李惕碚说。

  

 

  “中国天眼”FAST馈源舱(8月9日航拍)。 新华社记者 欧东衢 摄

  李菂说,FAST承接过去,开启未来:“系统地利用中国的望远镜发现脉冲星进行研究的时代刚刚开始,希望通过我们的努力把它变成人类重要的科学设备。”

  他说,接下来科学家将在FAST上安装多波束接收机,做多科学目标同时巡天,即在一次扫描中,同时获取脉冲星、天体谱线、快速射电暴等数据进行分析。通过这一独创的技术与方法,科学家可以找到超过千颗脉冲星、十万多个星系以及几十个快速射电暴以及宇宙微波激光源。

  “我们将依赖中国自主创新的设备,采用世界先进的观测方法,系统地做出科学发现。”李菂说:“这将是一个新的时代。”

  这位科学家说:“对于人类来说,探索未知世界、满足好奇心,是与吃饭睡觉同等重要的本质权利。探索未知世界会激发人类的创造力,去做人类以前做不到的事情,找到原来根本想象不到的解决问题的办法,这其中会产生巨大价值。”(实习生李梦馨,对此文有贡献)

 

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