“天眼”搜获六颗脉冲星 中国自主设备首次发现

  图:FAST在满天繁星下呈现出的美丽景观\新华社

  大公报10月11日讯(记者周琳)中国科学院国家天文台10日宣布,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)经过一年紧张调试,已探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。这是中国首次使用自主设备发现新脉冲星,专家表示,这初步展示了FAST自主创新的科学能力,开启了中国射电波段大科学装置系统产生原创发现的时代,而澳洲专家亦表示,FAST的调试以及逐渐产出成果,是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。未来,FAST将有望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。

  FAST是中国“十一五”重大科技基础设备之一,于2016年9月25日竣工进入试运行、试调试阶段。它位于贵州省平塘县喀斯特洼地之中,接收面积相当于30个足球场大小,是目前世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜。

  FAST献首批重大成果

  国家天文台台长严俊介绍,经过一年的调试,FAST实现了指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行。调试进展超过预期和同类国际设备,此次发现的脉冲星,就是首批重大成果。

  FAST工程副总工程师李菂介绍,目前已探测到数十个优质脉冲星候选体,目前已有6颗脉冲星通过系统认证。

  搜寻和发现射电脉冲星是FAST核心科学目标。脉冲星由恒星演化和超新星爆发产生,具有地面实验室无法实现的极端物理性质,是理想的天体物理实验室。

  在这6颗脉冲星中,有两颗是今年8月22日、25日在南天银道面通过漂移扫描发现。其中一颗编号J1859-0131(又名FP1-FASTpulsar#1),自转周期为1.83秒,据估算距离地球1.6万光年;另一颗编号J1931-01(又名FP2),自转周期0.59秒,据估算距离地球约4100光年。

  银河系中有大量脉冲星,但其信号闇弱,易被人造电磁干扰淹没,目前只观测到一小部分。具有极高灵敏度的FAST望远镜是发现脉冲星的理想设备,李菂表示,FAST在调试初期发现脉冲星,初步展示了FAST自主创新的科学能力,开启了中国射电波段大科学装置系统产生原创发现的时代。

  脉冲星组阵列可测引力波

  对于公众普遍关注的引力波话题,李菂告诉记者,通过对快速旋转的射电脉冲星进行长期监测,选取一定数目的脉冲星组成计时阵列,可以探测来自超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。李菂说,FAST将有希望发现更多守时精准的毫秒脉冲星,对脉冲星计时阵探测引力波做出原创贡献。此外,准确的时钟信号也能为航天器导航等重大科学及技术应用提供理想工具。

  澳洲科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治.霍布斯在发布会现场表示,FAST的调试以及逐渐产出成果,是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。

  “守株待兔”扫银盘找脉冲星

  据澎湃网报道:在FAST建成早期,望远镜的各个系统还不能很好地运行,指向调节尚不灵活,所以,科学家们通常使用一种称为“漂移扫描”的方式来进行观测。所谓的“漂移扫描”,思路上类似“守株待兔”,就是望远镜不动,比如固定地指向天顶,然后等着天体东升西落,自己运动到望远镜的视野里面。使用“漂移扫描”,望远镜只能盯着某个赤纬(天球坐标系中的赤道坐标系的纬度),所以只能观测到这个赤纬上的源。随着时间的推移,这个赤纬上的天体就会依次被望远镜所观测到。通过“漂移扫描”,我们的FAST不用怎么动就能对天空中不同的位置进行扫描。

  不过用这种方式进行观测有个不好的地方,就是每次天体经过望远镜视野的时间很短,对FAST来说,最长也就1分钟不到的时间。观测时间短,就意味着我们只能看一些比较亮的天体。好在FAST够大,很多其他望远镜觉得暗的天体,对FAST来说都是“比较亮的”。

  人脉冲星在银河系里主要分布在银盘和球状星团中。FAST在进行“漂移扫描”的时候,是会“扫”过银盘的(也可以扫过球状星团。只是球状星团尺度很小,我们扫过它的概率比较小)。对相应的数据进行分析,就会更有希望找出新的脉冲星。

  寻脉冲星有了新“重器”

  目前已知的2000多颗脉冲星中,大部分脉冲星是澳洲Parkes望远镜使用多波束接收机通过巡天观测找到的。“今后FAST将成为下一个发现脉冲星的科学重器。”FAST工程副总工程师李菂研究员说。

  搜寻和发现射电脉冲星,是FAST的核心科学目标。1967年10月,剑桥大学卡文迪许实验室的安东尼.休伊什教授的研究生,24岁的乔丝琳.贝尔.伯奈尔检测无线电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,后来人们把它命名为“脉冲星”。安东尼.休伊什教授本人也因脉冲星的发现而荣获1974年的诺贝尔物理学奖。而今年,3名美国科学家也因引力波研究获得诺贝尔物理学奖。

  中科院高能物理所研究员张新民介绍,中国探测引力波大致分三个领域:一是利用卫星在外太空探测引力波,包括之前提出的“天琴”和“太极”计划;二是在西藏阿里探测原初引力波的“阿里”计划;三是利用“天眼”FAST探测脉冲星。“中国正争取在这些方向上先出成果。”记者周琳

责任编辑:张寻 DN017

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