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中国天眼|“中国天眼”运行300天 发现脉冲星240余颗

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正式运行300天以来 ， 被誉为中国天眼的500米口径球面射电望远镜（FAST）已发现脉冲星数量超过240颗 。 我国科研团队借助FAST ， 迅速成为国际快速射电暴领域的核心研究力量 。
在广袤的宇宙中 ， 经常突然出现短暂并且猛烈的无线电波爆发 ， 持续的时间只有几毫秒 ， 却能释放出太阳在一整天内释放的能量 ， 这就是快速射电暴 。 如此快速闪现的无线电波包含了什么信息？各国天文学家一直在寻求真相 。
日前 ， 借助被誉为中国天眼的500米口径球面射电望远镜（FAST）的最新观测 ， 我国科学家在快速射电暴研究方面取得一系列重大成果 。 10月29日和11月4日 ， 两篇相关研究成果在《自然》杂志发表 ， 让中国天眼再次成为射电天文学界的焦点 。
有力支持高水平研究
快速射电暴如何产生？此前的理论研究主要分成两种 ， 一种认为这样的毫秒射电爆发来自粒子碰撞 ， 而另一种则认为它是粒子在强磁场中穿行产生的 。
FAST的观测结果直接终结了争论 ， 通过对11次射电爆发的高灵敏度偏振信号解析 ， 我国科研人员用直接的观测结果否定了粒子碰撞的理论 。 中国科学院国家天文台首席研究员韩金林说 。
凭借着一系列的FAST观测实证 ， 我国相关科研团队迅速成为国际快速射电暴领域的核心研究力量 。
2019年 ， 北京大学教授、国家天文台研究员李柯伽团队利用FAST探测到一例全世界仅有21例的快速射电暴重复爆FRB180301 。 李柯伽说：在共计12个小时的观测时间里 ， FAST探测到15次闪现 ， 每次电波闪现的强度曲线也各不相同 ， 最奇妙的结果来自对11次爆发电波的高灵敏度偏振信号解析 。
李柯伽解释：FAST观测的11个爆发信号中 ， 竟然有7个毫秒闪现爆发能够很好地解析出其偏振 。 令人激动的是7个偏振不仅仅是变化的 ， 而且呈现出变化的多样性 。 如此变化的偏振在早先的重复暴从来没有看到 。 FAST观测到的偏振变化多样性明确说明 ， 宇宙中的爆发源可能来自致密星体磁层中的物理过程 。
今年8月 ， 北京师范大学林琳博士、北京大学张春风博士、国家天文台王培博士等联合研究团队 ， 利用FAST观测到银河系中有一颗已知磁星SRG1935+2154呈现出几十次伽马射线爆发 。
林琳说：以FAST的高灵敏度 ， 我们在射电波段观测中 ， 一个射电爆发也没有探测到 。 该结果说明 ， 宇宙中致密天体不同波段的爆发时 ， 物理条件非常苛刻 ， 使得无线电与伽马光子不能同时扫过地球 。
观测服务超5200个机时
FAST于2016年落成 ， 它的反射面面积相当于大约30个标准足球场 ， 大大拓展了人类在射电波段的视野 ， 也使中国射电天文学家终于有机会走到科学探索的最前沿 。
正式运行300天以来 ， FAST展现的科学实力令人惊喜 。 FAST近一年的观测服务超过5200个机时 ， 超过预期目标近两倍 ， 累计发现脉冲星数量超过240颗 ， 基于FAST数据发表的高水平论文达到40余篇 。
1967年 ， 人们发现了第一颗脉冲星；直到50年后 ， 中国人才用自己的射电望远镜FAST发现了第一颗新脉冲星 。 FAST科学委员会主任、中科院院士武向平说 ， 在很短时间内 ， FAST已经发现了240多颗脉冲星 ， 我们期望在未来5年 ， 这一数字能达到1000颗 ， 甚至能找到银河系外的第一颗射电脉冲星 。
今年2月 ， FAST团队正式启动科学委员会遴选出的5个优先和重大项目 ， 近百名科学家开始使用并处理FAST的科学数据；4月 ， 时间分配委员会开始向国内天文界征集自由申请项目 ， 目前已经接到170余份申请 ， 而且外部用户的比例高达95.7% 。
明年 ， FAST还会对全世界开放 。 武向平认为 ， 未来10年 ， 中国将迎来射电天文发展的黄金时期 ， 我们要利用这个宝贵的窗口期 ， 做出重大的科学发现 ， 为人类探索和认识宇宙做出重大贡献 。
科学潜力将进一步显现
巨大工程体量、超高精度要求及特殊的工作方式 ， 给FAST提出了前所未有的技术挑战 ， 为此 ， 工程团队开展了一系列的技术攻关 。 FAST工程建设实现了多项自主创新 ， 显著推动了我国相关产业技术的革新与发展 。
FAST的先进测量技术远不止于望远镜本身 ， 在其它领域有重要的应用前景 。 国家天文台研究员、FAST总工程师姜鹏说 ， 比如 ， 在高精度地矿勘探方面 ， 可以利用惯性组件与卫星导航融合技术 ， 为重力测量提供高精度的位置和方位姿态基准；在海洋测绘中 ， 采用惯性组件与声呐等测量技术融合 ， 实现海底测绘 ， 为勘探区作业的机器设备建立高精度的时空和姿态基准 。
【中国天眼|“中国天眼”运行300天 发现脉冲星240余颗】随着性能的提升 ， FAST的科学潜力还将进一步显现 。 国家天文台台长、中科院院士常进说：FAST超高灵敏度使其在射电瞬变源方面具有重大潜力 ， 有望在短时间内实现纳赫兹的引力波探测、捕捉到宇宙大爆炸时期的原初引力波 ， 为研究宇宙大爆炸原初时刻的物理过程提供数据支撑 。 同时它还有能力将我国深空探测及通信能力延伸至太阳系边缘 ， 满足国家重大战略需求 。


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