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FAST|“中国天眼”已发现脉冲星240余颗 有力支撑高水平研究

发现脉冲星240余颗 有力支撑高水平研究
“天眼”问天 潜力无限
今年1月11日，有“中国天眼”之称的中国500米口径球面射电望远镜(FAST)通过验收，具备开放运行条件 。而今，“中国天眼”已正式运行超过300天 。
在稳定可靠运行的同时，FAST“勤恳”从事观测服务 。国家天文台近日表示，FAST已发现脉冲星数量超过240颗 。在“天眼”的帮助下，中国科研团队迅速成为国际快速射电暴领域的核心研究力量 。
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中国科学家取得一系列重大成果
成为射电暴领域的核心力量
在广袤的宇宙中，经常出现短暂而猛烈的无线电波爆发，持续时间通常仅有几毫秒，却能够释放出相当于地球上几百亿年发电量的巨大能量 。2007年，天文学家首次发现了这样的毫秒电波——快速射电暴，并对其展开了探索研究 。
谁发出了这样的电波？快速闪现的电波包含了什么信息？过去十几年，各国天文学家一直在收集和分析信息 。2017年，天文学家捕获到一个毫秒无线电波爆发，在几个小时内重复多次 。利用世界多台大射电望远镜联合探测和定位，终于将一个重复爆发的无线电快速闪现源定位到宇宙深处30亿光年之外的星系里 。
“过去，由于没有自己的大射电望远镜，中国天文学家无法拿到第一手材料 。在这一领域研究中，大多只能从事理论研究 。”中国科学院院士、国家天文台台长常进说 。
随着“中国天眼”竣工、调试，再到正式运行并对国内天文学家开放，快速射电暴领域的中国力量迅速崛起 。
“中国天眼”聚光面积巨大，电波收集能力超强，是世界最灵敏的射电望远镜 。其具有精密控制的变形能力，能够聚焦和稳定跟踪天体 。借助FAST的最新观测，中国科学家取得一系列重大成果 。
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天文利器助力观测
终结射电爆发理论争锋
对于神秘的毫秒射电爆发，此前的理论研究主要有两派观点——一种认为毫秒射电爆发是由粒子冲撞引起的，另一种观点则认为它是粒子在强磁场中穿行产生的 。
国家天文台首席研究员韩金林说，FAST的观测结果直接终结了理论争锋 。“通过对11次射电爆发的高灵敏度偏振信号解析，中国科研人员用直接的观测结果否定了粒子冲撞的理论 。”
这个具有一锤定音意义的研究来自于北京大学教授、国家天文台研究员李柯伽团队 。2019年，该团队利用FAST探测到1例全世界仅有21例的快速射电暴重复爆发FRB180301 。
更大的惊喜来自于对11次爆发电波的高灵敏度偏振信号解析 。李柯伽说，过去世界上的望远镜仅对30多个爆发源中的几个记录了偏振信号，能够详细研究的样本非常少 。FAST装配的接收机偏振测量能力非常好，观测的11个爆发信号中，有7个毫秒闪现爆发能够很好地解析出其偏振 。
据李柯伽介绍，这7个偏振不仅是变化的，而且呈现出变化的多样性 。这说明，宇宙中的爆发源可能来自致密星体磁层中的物理过程，而非来自粒子冲撞 。
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 。王培说，FAST的测量结果，对研究快速射电暴的起源和物理机制将起到重要的推动作用 。
10月29日和11月4日，上述两篇研究成果论文在《自然》杂志发表 。在这一前沿领域的研究中，中国科学家已走在了前列 。
“有了大国利器，我们在国际天文学领域的地位就不一样了 。在射电天文学领域，我们已经进入第一方队 。”中国科学院院士、FAST科学委员会主任武向平说 。
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寻找银河系外首颗射电脉冲星
【FAST|“中国天眼”已发现脉冲星240余颗 有力支撑高水平研究】测量技术应用前景广泛
正式“服役”近1年，FAST可以称得上是“劳模” 。国家天文台公布的数据显示，FAST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 。
目前，FAST发现的脉冲星中，包括被称作“黑寡妇”的新脉冲双星系统以及有“红背蜘蛛”之称的具有掩食现象的毫秒脉冲双星 。借助FAST的高灵敏度，脉冲星信号掩食现象以及脉冲星信号到达时间延迟等细节变化，都被清晰观测到 。
武向平说，期望在未来5年，FAST发现脉冲星数量能达到1000颗，甚至能找到银河系外的第一颗射电脉冲星 。
随着性能的提升，FAST科学潜力逐步显现 。其灵敏度是全球第二大单口径射电望远镜的2.5倍以上，超强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 。同时它还有能力将我国深空探测及通讯能力延伸至太阳系边缘，满足国家重大战略需求 。
FAST的先进测量技术远不止于望远镜本身，在其他领域有重要的应用前景 。国家天文台研究员、FAST总工程师姜鹏介绍，在高精度地矿勘探方面，FAST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，采用惯性组件与声纳等测量技术融合，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 。
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观测申请竞争激烈


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