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「中國天眼」FAST發現2顆新脈衝星


2017年10月19日02時 今日科學 解放軍報融媒體
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「中國天眼」FAST發現2顆新脈衝星,距離地球分別約4100光年和1.6萬光年

2017年10月10日,由中國科學院科學傳播局、中國科學院國家天文台主辦的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter ApertureSpherical radio Telescope,簡稱FAST)取得首批成果的新聞發布會在國家天文台舉行。

▲新聞發布會現場(侯俊 攝)

FAST作為國之重器的大科學裝置,是我國「十一五」重大科技基礎設備之一,由國家發展改革委投資建設,於2016年9月25日竣工進入試運行、試調試階段。中國科學院國家天文台牽頭國內多家單位,在FAST科學和工程團隊密切協作下,經過一年的緊張調試,現已實現指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行;調試進展超過預期及大型同類設備的國際慣例;並且已經開始系統的科學產出。

▲新聞發布會現場(侯俊 攝)

FAST團組利用位於貴州師範大學的FAST早期科學中心進行數據處理,探測到數十個優質脈衝星候選體,經國際合作,例如利用澳大利亞64米Parkes望遠鏡,進行後隨觀測認證,目前已通過系統認證兩顆脈衝星,一顆編號J1859-0131(又名FP1-FAST pulsar

#1),自轉周期為1.83秒,據估算距離地球1.6萬光年;一顆編號J1931-01(又名FP2),自轉周期0.59秒,據估算距離地球約4100光年。兩顆脈衝星分別由FAST於今年8月22日、25日在南天銀道面通過漂移掃描發現。這是我國望遠鏡首次發現脈衝星。

▲新聞發布會答記者問(侯俊 攝)

搜尋和發現射電脈衝星是FAST核心科學目標。銀河系中有大量脈衝星,但由於其信號暗弱,易被人造電磁干擾淹沒,目前只觀測到一小部分。具有極高靈敏度的FAST望遠鏡是發現脈衝星的理想設備,FAST在調試初期發現脈衝星,得益於卓有成效的早期科學規劃和人才、技術儲備,初步展示了FAST自主創新的科學能力,開啟了中國射電波段大科學裝置系統產生原創發現的激越時代。未來,FAST將有希望發現更多守時精準的毫秒脈衝星,對脈衝星計時陣探測引力波做出原創貢獻。

接下來的兩年,FAST將繼續調試,以期達到設計指標,通過國家驗收,實現面向國內外學者開放。同時進一步驗證、優化科學觀測模式,繼續催生天文發現,力爭早日將FAST打造成為世界一流水平望遠鏡設備。

新聞發布會由中國科學院科學傳播局周德進局長主持,新華社、人民日報、解放軍報國內外多家媒體參加了發布會。

此次新發現脈衝星

▲新脈衝星的歸一化平均脈衝輪廓和單脈衝。

A(上)為FP1平均脈衝輪廓,FAST通過約52.4秒漂移掃描(紅色)產生信噪比為Parkes望遠鏡L波段積分2100秒結果(灰色)信噪比的3倍,表現出FAST高靈敏度優勢。

A(下)為FP1單脈衝輪廓。B為FAST採用跟蹤觀測5分鐘,獲得的另一顆新脈衝星FP2的單脈衝輪廓。

小科普:

關於FAST

FAST項目是由國家天文台研究員、FAST工程首席科學家、總工程師南仁東帶領團隊逾20年的預研、推動及建設,在國家發改委支持下,於2016年9月25日竣工。FAST落成啟用以來,受到來自國內外、社會各界的高度關注和期待。習近平等黨和國家領導人也對FAST提出了明確的指示和要求:早出成果、多出成果、出好成果、出大成果。

FAST位於貴州省平塘縣名為大窩凼的喀斯特窪地之中,基於三項全部中國智慧財產權的自主創新——選址方法、索網主動反射面、柔性索結合併聯機器人的饋源支撐,FAST突破了射電望遠鏡工程極限,建成為世界最大的單口徑射電望遠鏡,其接收面積相當於30個足球場大小。這個被南仁東研究員定義「為下一代天文學家準備的觀測設備」,是目前世界上最靈敏的單口徑射電望遠鏡。

關於脈衝星

脈衝星由恆星演化和超新星爆發產生,因發射周期性脈衝信號而得名。脈衝星的本質是中子星,具有在地面實驗室無法實現的極端物理性質,是理想的天體物理實驗室,對其進行研究,有希望得到許多重大物理學問題的答案。譬如:脈衝星的自轉周期極其穩定,準確的時鐘信號為引力波探測、太空飛行器導航等重大科學及技術應用提供了理想工具。

▲宇宙燈塔「脈衝星」(圖片源自新華社)

2016年2月11日,LIGO合作組宣布首次直接探測到廣義相對論預言已久的引力波之後,對引力波的探測已經成為天文學界的熱門話題。通過對快速旋轉的射電脈衝星進行長期監測,選取一定數目的脈衝星組成計時陣列,可以探測來自超大質量雙黑洞等天體發出的低頻引力波。FAST將有希望發現更多守時精準的毫秒脈衝星,對脈衝星計時陣探測引力波做出原創貢獻。


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