“天眼”搜獲六顆脈衝星 中國自主設備首次發現

  圖:FAST在滿天繁星下呈現出的美麗景觀\新華社

  大公報10月11日訊(記者周琳)中國科學院國家天文台10日宣布,被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)經過一年緊張調試,已探測到數十個優質脈衝星候選體,其中6顆通過國際認證。這是中國首次使用自主設備發現新脈衝星,專家表示,這初步展示了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時代,而澳洲專家亦表示,FAST的調試以及逐漸產出成果,是目前國際天文學界最激動人心的事件之一。未來,FAST將有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。

  FAST是中國“十一五”重大科技基礎設備之一,于2016年9月25日竣工進入試運行、試調試階段。它位於貴州省平塘縣喀斯特窪地之中,接收面積相當於30個足球場大小,是目前世界最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡。

  FAST獻首批重大成果

  國家天文台台長嚴俊介紹,經過一年的調試,FAST實現了指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行。調試進展超過預期和同類國際設備,此次發現的脈衝星,就是首批重大成果。

  FAST工程副總工程師李菂介紹,目前已探測到數十個優質脈衝星候選體,目前已有6顆脈衝星通過系統認證。

  搜尋和發現射電脈衝星是FAST核心科學目標。脈衝星由恆星演化和超新星爆發產生,具有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。

  在這6顆脈衝星中,有兩顆是今年8月22日、25日在南天銀道面通過漂移掃描發現。其中一顆編號J1859-0131(又名FP1-FASTpulsar#1),自轉週期為1.83秒,據估算距離地球1.6萬光年;另一顆編號J1931-01(又名FP2),自轉週期0.59秒,據估算距離地球約4100光年。

  銀河系中有大量脈衝星,但其信號闇弱,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,李菂表示,FAST在調試初期發現脈衝星,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時代。

  脈衝星組陣列可測引力波

  對於公眾普遍關注的引力波話題,李菂告訴記者,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。李菂説,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。此外,準確的時鐘信號也能為航天器導航等重大科學及技術應用提供理想工具。

  澳洲科學及工業研究院Parkes望遠鏡科學主管喬治.霍布斯在發佈會現場表示,FAST的調試以及逐漸產出成果,是目前國際天文學界最激動人心的事件之一。

  “守株待兔”掃銀盤找脈衝星

  據澎湃網報道:在FAST建成早期,望遠鏡的各個系統還不能很好地運行,指向調節尚不靈活,所以,科學家們通常使用一種稱為“漂移掃描”的方式來進行觀測。所謂的“漂移掃描”,思路上類似“守株待兔”,就是望遠鏡不動,比如固定地指向天頂,然後等着天體東昇西落,自己運動到望遠鏡的視野裏面。使用“漂移掃描”,望遠鏡只能盯着某個赤緯(天球座標系中的赤道座標系的緯度),所以只能觀測到這個赤緯上的源。隨着時間的推移,這個赤緯上的天體就會依次被望遠鏡所觀測到。通過“漂移掃描”,我們的FAST不用怎麼動就能對天空中不同的位置進行掃描。

  不過用這種方式進行觀測有個不好的地方,就是每次天體經過望遠鏡視野的時間很短,對FAST來説,最長也就1分鐘不到的時間。觀測時間短,就意味着我們只能看一些比較亮的天體。好在FAST夠大,很多其他望遠鏡覺得暗的天體,對FAST來説都是“比較亮的”。

  人脈衝星在銀河系裏主要分佈在銀盤和球狀星團中。FAST在進行“漂移掃描”的時候,是會“掃”過銀盤的(也可以掃過球狀星團。只是球狀星團尺度很小,我們掃過它的概率比較小)。對相應的數據進行分析,就會更有希望找出新的脈衝星。

  尋脈衝星有了新“重器”

  目前已知的2000多顆脈衝星中,大部分脈衝星是澳洲Parkes望遠鏡使用多波束接收機通過巡天觀測找到的。“今後FAST將成為下一個發現脈衝星的科學重器。”FAST工程副總工程師李菂研究員説。

  搜尋和發現射電脈衝星,是FAST的核心科學目標。1967年10月,劍橋大學卡文迪許實驗室的安東尼.休伊什教授的研究生,24歲的喬絲琳.巴利.伯奈爾檢測無線電望遠鏡收到的信號時無意中發現了一些有規律的脈衝信號,後來人們把它命名為“脈衝星”。安東尼.休伊什教授本人也因脈衝星的發現而榮獲1974年的諾貝爾物理學獎。而今年,3名美國科學家也因引力波研究獲得諾貝爾物理學獎。

  中科院高能物理所研究員張新民介紹,中國探測引力波大致分三個領域:一是利用衞星在外太空探測引力波,包括之前提出的“天琴”和“太極”計劃;二是在西藏阿里探測原初引力波的“阿里”計劃;三是利用“天眼”FAST探測脈衝星。“中國正爭取在這些方向上先出成果。”記者周琳

責任編輯:張尋 DN017

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