作者:张承民 来源:中国科学报 发布时间:2016/10/10 9:49:00
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“天眼”开启,宇宙新发现值得期待

 

■张承民

坐落在贵州喀斯特洼地山谷深处,五百米口径球面望远镜(FAST)近日宣告落成启用,完全具有我国自主知识产权,独特而创新,是这个大科学装置的出世特征。这一世界上最大的单口径射电望远镜引来全球关注,其500米口径超过美国波多黎各的阿雷西博300米口径望远镜,这提升了望远镜深空观测的潜力,其高灵敏度可以获得以前不曾探测的更加微弱的射电信号,使得人类探索宇宙的视野跨上新的台阶。FAST的建成意味着我国深空探测的能力正在进入世界强国俱乐部,将成为许多重大天体物理和天文学问题的精湛研究设备。那么,在未来若干年,FAST有可能在哪些宇宙观测方面获得新的发现或者瞩目结果?

第一,FAST望远镜将具有前所未有的灵敏度和分辨率,以及巡天速度,用于研究宇宙最普遍的元素—中性氢的分布,它们遍布银河系或者其他星系;观测中性氢线及其他厘米波段谱线,探讨宇宙早期的第一代恒星和星系的诞生,揭示宇宙的大尺度结构和物质和暗物质的构成。

第二,FAST望远镜具有极大的效能去探测4000多颗新的脉冲星,以及实施脉冲星精确测量,使得脉冲星的数目增加3倍,目前天文学家已经观测到2600颗射电脉冲星。由于脉冲星是转动的中子星,其高度致密相当于一个太阳压缩到北京市区的范围,其引力场强度仅仅次于黑洞。所以脉冲星观测对于理解基本物理定律,精确检验爱因斯坦相对论至关重要,可以试图发现新型天体,诸如脉冲星与恒星级黑洞同处于一个双星系统,由此精确地研究黑洞特性并通过系统轨道的衰减来检验爱因斯坦关于引力波的预言。

第三,预计可以探测到400颗新的毫秒脉冲星,其转动的稳定性堪称宇宙中最稳定的时钟,它们可以作为时间基准并用于星空导航。还有,FAST加入国际联合进行的脉冲星引力波探测,进行银河系的毫秒脉冲星阵列的监测研究,观测和分析它们在宇宙原初引力波作用下产生的微小扰动,这是国际科学界期待已久的低频引力波直接探测方式之一,这不同于美国激光干涉引力波天文台探测到的几百赫兹引力波。FAST投入使用十年后,我们可以期待这一引力波探测的结论。

第四,地外生命是否存在?是否有外星人?这是人类永恒的疑问。那么,FAST的暗弱信号探测能力预示着,在更加遥远的宇宙边缘,或者银河系的深处,我们或许增加了获取他们存在信息的可能性。在世界各地,存在一大批业余无线电爱好者和天文学爱好者,他们终身致力于地外文明信号的收集与探索。美国有关人士也在加州设立一些射电望远镜阵列,用于一些奇异信号的分析。所以,FAST的探测能力将在宇宙奇异信号搜索方面作出特别的贡献。

此外,科学的进步总是伴随着其探测手段的改进和能力提升,科学发现也总是以令人意外的形式出现。在宇宙深处,那些人类视野的处女地,可能蕴含着未知的天体有待发现,甚至有“新地球”的生命在向我们召唤。今天,我们可以自豪地运转着“中国制造”的科技装置仰望星空。

(作者系中国科学院国家天文台研究员)

《中国科学报》 (2016-10-10 第7版 观点)
 
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