国际权威学术期刊《自然》杂志,于6月8日23时(北京时间)刊发了一项重大研究成果,我国天文学家李菂带领的研究团队,通过“中国天眼”发现了世界首例持续活跃快速射电暴(FRB 20190520)。
对于快速射电暴的起源问题,由于缺乏足够的观测数据来对其进行研究,因此快速射电暴至今都是天文学界最难“啃”的“一块骨头”。但这项重大发现,将有助于我们人类对快速射电暴这一神秘的宇宙现象的进一步研究,甚至能够对揭露它的起源问题提供巨大的帮助……
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FAST作为500米口径球面射电望远镜,开创了建造巨型望远镜的新模式,更是世界上最大的射电天文望远镜,和美国阿雷西博射店望远镜一起被誉为“地球两大天眼”,然而随着阿雷西博射电望远镜的坍塌,中国FAST成为了世界上唯一的“天眼”,就连美国专家都在感叹,这下子探测太空只能靠中国了。
南天环状星云
据了解,“中国天眼”从被提出建设构想,到落成启用,总共经历了长达22年的时间,而建造投资的费用更是接近12亿元人民币,这还不包括后续运行过程中,每天需要花费的近40万元维护费用。
而传统的光学望远镜只能接收到部分信息,也就是可见光,比如著名的哈勃望远镜,它为我们人类带来了心跳加速的宇宙图像,但这也是看到的部分宇宙,而想要弥补这方面的不足,就需要射电望远镜。射电望远镜可以接收到来自宇宙的无线电波,中国天眼会把这新电磁波收集,随后通过计算机进行分析处理,从而获得遥远天体的数据。
关于这件事情还要从头说起。2021年2月,英国设立了一个名字简称叫做ska的平方公里阵列天文台。到了2021年的7月份,英国又宣布将会在之前的基础上投资折合人民币154亿建立一个新的射电望远镜,其主要目的之一就是把这个射电望远镜建立为世界最大的射电望远镜。
虽然科学家对宇宙快速射电暴的观察研究,已经持续了数十年的时间,但是迄今为止,有充足证据表明的快速射电暴现象却只有11个,但理论上在可观测宇宙的范围内,每天至少都要发生成千上万次快速射电暴现象。
主要是由望远镜总控系统、馈源支撑整体控制系统、主动反射面控制系统这三大控制系统组成,为了打造出这样一个“天眼”,我们也是碰到了很多的建设难题,做了很多的技术突破和创新,可以说是一大前所未有的技术挑战。
虽然“中国天眼”的建造取得了巨大的成就,但遗憾的是,当初设计建造它的总工程师南仁东,却没能亲眼见证它的一系列成就,便因癌症匆匆离开了这个世界。
在中国贵州,有一座直径500米,世界上最大的射电望远镜正静静地“倾听”着宇宙深处的声音。它被称为“FAST”,是世界上最大的单口径射电望远镜。它拥有超高的灵敏度,灵敏度达到世界上第二大望远镜的三倍,科学家打过比方,以它的灵敏度,即便有人在月亮上打手机,也能被“看见”。
从零到世界第一
FAST超级工程的建设花费11.5亿元,建成之后,中国FAST将24小时投入运行,每天的花费也近40万元。FAST从建设之初就追求着这五大科学目标:
快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,它的能量极大,在1毫秒的时间内,就能释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。快速射电暴自2007年首次被确定存在以来,迅速成为天文学最新研究热点之一,但其物理起源、辐射机制和周围环境等,至今尚不明晰。快速射电暴的发现及分析对于人类构建宇宙演化具有重要的作用。
光谱对照图
中国天眼的出镜曝光率其实并不高,只有最初因为工作地点太过偏僻,且年薪只有10万而被讨论过一番,但后来中国天眼就没什么消息了。
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就拿“中国天眼”最新发现的持续活跃快速射电暴(FRB 20190520)来说,它最终被定位在了一个距离地球30亿光年的矮星系,爆发持续时间同样也只有短短几毫米。不过基于这个快速射电暴是持续活跃的,所以科学团队能持续对其进行观测研究。
当然,天眼的作用肯定不止这些,不同的人如果在不同时间获得了天眼的使用功能,天眼的作用也不一样,这以后天眼还有可能还会有其他的工作需要进行。也就是说,天眼的功能要比我们想象的多很多,不管是在天文学还是物理学,天眼都有非常重要的作用。
还有一件事情值得一提,在2021年,中国天眼就向全世界的天文观测站以及天文学家发出邀请。在信息发出去之后,我们就收到170多份国际天文组织的申请函,这些申请加起来的总时长超过了5500个小时,经过再三的考虑,我们国家最终决定对外开放1500个小时,可想而知,我们开放中国天眼对各个国家天文研究是多么大的竞争。这件事情当时在世界上引起很大的震动。
显然我们的FAST是射电望远镜当中的王者,500米的口径球面,占地260000平方米,相当于36个足球场还有余,灵敏度比起美国之前的阿雷西博望远镜还要高出2.5倍以上,不仅更容易捕捉太空的星际通讯信号,、新发现,也增进了人类探测外太空的视野,帮助着人类倾听着外太空的声音,探索着宇宙的起源和演化,看到更远的声音,成为地球看向外界的“眼睛”。
FAST的整体建设,投入了11.5亿。
就比如说采用了光机电一体化技术,创下了世界上跨度最大、精度最高的索网结构,更是成为了世界上第一个采用变位工作方式的索网体系。
1、巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度学。
2、观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构和物理规律。
3、主导国际低频甚长基线干涉测量网,这样一来就能够获得天体超精细结构。
4、探测星际分子,就能兖州恒星的形成和演化,甚至于太空的生命起源。
5、探索新可能的星际通讯信号,甚至有可能通过FAST,找到外形文明,发现太空的一切可能。
作为目前地球上最强大的射电望远镜,中国天眼从建成到完成前期调试之后就没闲过,因为此前占据射电望远镜排行榜的美国阿雷西博望远镜,在2020年塌了,所以全球天文学家们的各项观测任务,有相当一部分都需要中国天眼来完成。
中国天眼的建成也给贵州地区带来了很多的经济效益,它吸引了很多的游客前往贵州旅游参观,为当地经济的发展起到了帮扶作用,每年可带来过亿的效益。
在2016年9月25日,历经22年,这个世界最大单口径射电天文望远镜FAST竣工,南仁东的这22年也献给了FAST。巨大的FAST用于探测宇宙信号,也被人们称为“中国天眼”。