“天眼”問天潛力無限

  本年1月11日，有“中國天眼”之稱的中國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）通過驗收，具備開放運行條件。当今，“中國天眼”已正式運行超過300天。

  在穩定牢靠運行的同時，FAST“勤懇”從事觀測服務。國家地理台近来表明，FAST已發現脈沖星數量超過240顆。在“天眼”的幫助下，中國科研團隊敏捷成為國際快速射電暴領域的中心研讨力气。

  在廣袤的国际中，經常出現短暫而强烈的無線電波爆發，持續時間一般僅有幾毫秒，卻能夠釋放出相當於地球上幾百億年發電量的巨大能量。2007年，地理學家初次發現了這樣的毫秒電波——快速射電暴，並對其展開了探究研讨。

  誰發出了這樣的電波？快速閃現的電波包含了什麼信息？過去十幾年，各國地理學家一直在搜集和剖析信息。2017年，地理學家捕獲到一個毫秒無線電波爆發，在幾個小時內重復屡次。运用国际多台大射電望遠鏡聯合探測和定位，終於將一個重復爆發的無線電快速閃現源定位到国际深處30億光年之外的星系裡。

  “過去，由於沒有自己的大射電望遠鏡，中國地理學家無法拿到榜首手资料。在這一領域研讨中，大多隻能從事理論研讨。”中國科學院院士、國家地理台台長常進說。

  隨著“中國天眼”竣工、調試，再到正式運行並對國內地理學家開放，快速射電暴領域的中國力气敏捷兴起。

  “中國天眼”聚光面積巨大，電波搜集才干超強，是国际最靈敏的射電望遠鏡。其具有精细操控的變形才干，能夠聚集和穩定跟蹤天體。凭借FAST的最新觀測，中國科學家获得一系列严重效果。

  對於奥秘的毫秒射電爆發，此前的理論研讨主要有兩派觀點——一種認為毫秒射電爆發是由粒子沖撞引起的，另一種觀點則認為它是粒子在強磁場中穿行產生的。

  國家地理台首席研讨員韓金林說，FAST的觀測結果直接終結了理論爭鋒。“通過對11次射電爆發的高靈敏度偏振信號解析，中國科研人員用直接的觀測結果否定了粒子沖撞的理論。”

  這個具有一錘定音意義的研讨來自於北京大學教授、國家地理台研讨員李柯伽團隊。2019年，該團隊运用FAST探測到1例全国际僅有21例的快速射電暴重復爆發FRB180301。

  更大的驚喜來自於對11次爆發電波的高靈敏度偏振信號解析。李柯伽說，過去国际上的望遠鏡僅對30多個爆發源中的幾個記錄了偏振信號，能夠詳細研讨的樣本十分少。FAST裝配的接纳機偏振測量才干十分好，觀測的11個爆發信號中，有7個毫秒閃現爆發能夠很好地解分出其偏振。

  據李柯伽介紹，這7個偏振不僅是變化的，并且呈現出變化的多樣性。這說明，国际中的爆發源或许來自细密星體磁層中的物理過程，而非來自粒子沖撞。

  本年8月，北京師范大學林琳博士、北京大學張春風博士、國家地理台王培博士等聯合研讨團隊，运用FAST觀測到銀河系中有一顆已知磁星SRG1935+2154呈現出幾十次伽馬射線爆發。王培說，FAST的測量結果，對研讨快速射電暴的来源和物理機制將起到重要的推動效果。

  10月29日和11月4日，上述兩篇研讨效果論文在《天然》雜志發表。在這一前沿領域的研讨中，中國科學家已走在了前列。

  “有了大國利器，我們在國際地理學領域的方位就不一樣了。在射電地理學領域，我們已經進入榜首方隊。”中國科學院院士、FAST科學委員會主任武向平說。

  正式“执役”近1年，FAST能够稱得上是“勞模”。國家地理台发布的數據顯示，FAST的觀測服務超過5200個機時，超過預期目標近兩倍，累計發現脈沖星數量超過240顆，基於FAST數據發表的高水平論文達到40余篇。

  现在，FAST發現的脈沖星中，包含被稱作“黑寡婦”的新脈沖雙星系統以及有“紅背蜘蛛”之稱的具有掩食現象的毫秒脈沖雙星。凭借FAST的高靈敏度，脈沖星信號掩食現象以及脈沖星信號到達時間延遲等細節變化，都被明晰觀測到。

  武向平說，希望在未來5年，FAST發現脈沖星數量能達到1000顆，甚至能找到銀河系外的榜首顆射電脈沖星。

  隨著功能的提高，FAST科學潛力逐渐顯現。其靈敏度是全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上，超強靈敏度使其在射電瞬變源方面具有严重潛力，有望在短時間內實現納赫茲的引力波探測。同時它還有才干將我國深空探測及通訊才干延伸至太陽系邊緣，滿足國家严重戰略需求。

  FAST的先進測量技術遠不止於望遠鏡自身，在其他領域有重要的應用远景。國家地理台研讨員、FAST總工程師姜鵬介紹，在高精度地礦勘探方面，FAST可通过慣性組件與衛星導航交融技術，為重力測量供给高精度的方位和方位姿態基准﹔在海洋測繪中，採用慣性組件與聲納等測量技術交融，實現海底測繪，為勘探區作業的機器設備树立高精度的時空和姿態基准。

  天天摸著望遠鏡做觀測的人，才干發現前沿的問題。隻有擁有自己的“大望遠鏡”，才干從觀測视点做出更多原創的、国际領先的效果。

  1993年，包含中國在內的10個國家的地理學家提出制作新一代射電望遠鏡的倡議。活躍在國際地理界的南仁東决然回國，力主中國獨立制作自己的“大望遠鏡”。

  尔后，從1994年開始選址和預研讨，到2016年9月正式啟用，再到本年年初正式開放運行。“中國天眼”從預研到完结花費了26年的時間，近百名科研工作者前赴后繼投入到項目之中，終於實現了從無到有、全球領先的“天眼”之夢。

  在工程建設方面，FAST實現了多項自主創新，顯著推動了我國相關產業技術的改造與發展。FAST的全新設計理念開創了制作巨型望遠鏡的新模式。多年來，工程團隊開展了一系列的技術攻關，战胜了力學、測量、操控、资料、大标准結構等諸多技術難題，一切技術指標均達到設計要求。

  FAST的反射面相當於30個足球場，是国际最靈敏的射電望遠鏡，大大拓宽人類的視野，也使中國的地理學家終於有機會走上国际科學研讨的最前沿。

  本年2月，在新式冠状病毒肺炎疫情嚴峻之時，FAST團隊战胜困難，正式啟動科學委員會遴選出的5個優先和严重項目，近百名科學家開始运用並處理FAST的科學數據。4月，時間分配委員會開始向國內地理界搜集自在申請項目，现在已經接到170余份申請，其间外部用戶的份额高達95.7%。

  FAST觀測競爭剧烈、一“測”難求。國家地理台台長、中科院院士常進介紹，现在望遠鏡收到的申請共約5500個小時，但實際獲得同意的僅有1500個機時，即隻有不到30%的申請時間能夠得到支撑。

  盡管觀測“供不應求”，但FAST仍將面向全球科學家持續開放，讓“中國天眼”成為地理領域的“国际之眼”。

  “未來10年，中國將迎來射電地理發展的黃金時期。”武向平說，為了發揮更大的科學價值，計劃下一年將FAST向全国际科學家開放运用，一同為探究国际的奧秘、推動人類文明的進步作貢獻，構建人類命運一起體。