中國天眼(FAST)自2020年1月11日通過(guò)國家驗收至今已近兩周年。記者從中科院新聞發(fā)布會(huì )上獲悉:FAST運行效率和質(zhì)量不斷提高,年觀(guān)測時(shí)長(cháng)超過(guò)5300小時(shí),已遠超國際同行預期的工作效率,為FAST科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用。截至目前,FAST共發(fā)現約500顆脈沖星,成為自其運行以來(lái)世界上發(fā)現脈沖星效率最高的設備。
“原來(lái)計劃五年完成的目標,現在已經(jīng)提前達成了。FAST‘出好成果、出大成果’的階段已經(jīng)開(kāi)啟!盕AST運行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬表示。
據介紹,2021年依托FAST,科學(xué)家們取得了一批重要科研成果。
FAST中性氫譜線(xiàn)測量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展。中性氫是宇宙中豐度最高的元素,廣泛存在于宇宙的不同時(shí)期,是不同尺度物質(zhì)分布的最佳示蹤物之一。國家天文臺慶道沖、李菂領(lǐng)導的國際合作團隊采用原創(chuàng )的中性氫窄線(xiàn)自吸收方法,利用FAST無(wú)與倫比的靈敏度及優(yōu)良的光路設計,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,為解決恒星形成三大經(jīng)典問(wèn)題之一的“磁通量問(wèn)題”提供了重要的觀(guān)測證據。該成果論文于北京時(shí)間2022年1月6日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。美國伊利諾伊大學(xué)教授、國際星際磁場(chǎng)測量領(lǐng)域知名科學(xué)家理查德?克魯切爾表示,FAST的觀(guān)測提供了有助于了解恒星是如何形成的重要信息,FAST首次揭示了在恒星形成的早期階段,磁壓不足以阻止引力收縮,這與恒星形成的標準理論不一致。這一發(fā)現對于理解恒星形成的天體物理過(guò)程至關(guān)重要,并顯示了 FAST 在解決重大天體物理問(wèn)題方面的潛力。
獲得迄今最大快速射電暴爆發(fā)事件樣本,首次揭示快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結構?焖偕潆姳‵RB)是來(lái)自遙遠宇宙深處的神秘信號,關(guān)于它的起源是過(guò)去十余年里天體物理領(lǐng)域最大的謎團之一。國家天文臺李菂、王培、朱煒瑋領(lǐng)導的國際合作團隊利用FAST對快速射電暴FRB121102進(jìn)行觀(guān)測,在約50天內探測到1652次爆發(fā)事件,獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本,超過(guò)此前本領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量,首次揭示了快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結構,成果論文于2021年10月14日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。FAST多科學(xué)目標巡天已經(jīng)發(fā)現至少6例新FRB,正在為揭示這一宇宙中神秘現象的機制、推進(jìn)這一天文學(xué)全新的領(lǐng)域做出獨特的貢獻。
“銀道面脈沖星快照巡天”項目持續發(fā)現毫秒脈沖星。脈沖星是一種高速旋轉的中子星,是恒星爆炸后所形成的天體。研究脈沖星,有助于解答許多重大物理學(xué)問(wèn)題,發(fā)現脈沖星是國際大型射電望遠鏡觀(guān)測的主要科學(xué)目標之一。國家天文臺韓金林領(lǐng)導的FAST重大優(yōu)先項目“銀道面脈沖星快照巡天”在不到兩年時(shí)間,累計觀(guān)測了約620個(gè)機時(shí),完成了計劃搜尋天區的8%,截至目前,該項目不僅從銀河的星辰大海中探測到原先已知的550顆脈沖星,還新發(fā)現了279顆脈沖星,其中65個(gè)為毫秒脈沖星,在雙星系統中的有22顆。相關(guān)論文于2021年5月在國內學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》發(fā)表。國際著(zhù)名學(xué)者澳大利亞科學(xué)院院士Manchester教授評價(jià)“發(fā)現這么多脈沖星令人印象深刻”,“發(fā)現如此眾多毫秒脈沖星,是一個(gè)顯著(zhù)的成就”。該工作執行1年半所發(fā)現的脈沖星數已經(jīng)超越美國阿雷西博望遠鏡15年的搜尋結果。
開(kāi)展多波段合作觀(guān)測,開(kāi)啟脈沖星搜索新方向,并打開(kāi)研究脈沖星電磁輻射機制的新途徑;贔AST靈敏度國際領(lǐng)先的優(yōu)勢,將FAST與高能波段的重要空間天文設施費米伽馬射線(xiàn)天文臺大視場(chǎng)望遠鏡(Fermi-LAT)相結合進(jìn)行天地一體化協(xié)同和后隨觀(guān)測,具有產(chǎn)生重大科學(xué)突破的潛力。國家天文臺李菂、王培領(lǐng)導的國際合作團隊發(fā)現了多顆脈沖星,并開(kāi)展了多波段觀(guān)測分析。相關(guān)成果于2021年12月在國內學(xué)術(shù)期刊《中國科學(xué)》上以封面及編輯點(diǎn)評文章形式發(fā)表。多波段合作觀(guān)測不僅開(kāi)啟了FAST脈沖星搜索新方向,而且打開(kāi)了研究脈沖星電磁輻射機制的新途徑,為研究中子星星族演化和探測引力波提供更多樣本。
據了解,基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢,FAST已成為中低頻射電天文領(lǐng)域的觀(guān)天利器。未來(lái),將在快速射電暴起源與物理機制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時(shí)與低頻引力波探測等方向產(chǎn)出深化人類(lèi)對宇宙認知的科學(xué)成果。
除了用于重大科學(xué)研究,中科院院士、國家天文臺研究員武向平透露,FAST正在考慮2022年面向全國中小學(xué)生開(kāi)放1%的觀(guān)測時(shí)間,也就是約50個(gè)小時(shí)!瓣P(guān)于宇宙探測,關(guān)于外來(lái)生命的探索,現在的中小學(xué)生有很多很多奇思妙想和方法,且超乎我們的想象。我們希望能夠征集到10個(gè)好的想法,按照他們的想法,在天文學(xué)家的幫助下去觀(guān)測,或許會(huì )有不一樣的突破!蔽湎蚱奖硎。(經(jīng)濟日報記者 沈慧)
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