“中國天眼”重磅成果亮點解析

張泉　宋晨

我國科學家利用“中國天眼”FAST獲得的測量結果，為解決恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要觀測證據(jù)。相關成果1月6日在國際學術期刊《自然》以封面文章形式發(fā)表。

這是FAST最新產出的一系列重磅成果之一。基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢，F(xiàn)AST已成為中低頻射電天文領域的觀天利器。

發(fā)現(xiàn)脈沖星是國際大型射電望遠鏡觀測的主要科學目標之一。截至目前，F(xiàn)AST共發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星，成為自其運行以來世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設備。

脈沖星是大質量恒星死亡后的“遺骸”，一顆方糖大小的體積就有上億噸的質量，脈沖星能夠發(fā)射出高度周期性的脈沖，周期在1.4毫秒到23秒之間。被稱為“毫秒脈沖星”的短周期脈沖星，可以與地球上最好的原子鐘相媲美。

“FAST配備19波束L波段接收機，是世界上最強大的脈沖星搜尋利器?！敝锌圃簢姨煳呐_研究員韓金林介紹，新發(fā)現(xiàn)的約500顆脈沖星中，包括一批最暗弱的脈沖星、挑戰(zhàn)當代銀河系電子分布模型的大色散量脈沖星、毫秒脈沖星、脈沖雙星、一批模式變化和消零脈沖星以及射電暫現(xiàn)源等。

由韓金林領導的FAST重大優(yōu)先項目“銀道面脈沖星快照巡天”在不到兩年時間里，新發(fā)現(xiàn)279顆脈沖星，其中65個為毫秒脈沖星，在雙星系統(tǒng)中的有22顆。相關論文于2021年5月在國內學術期刊《天文和天體物理學研究》發(fā)表。

與此同時，我國科學家還開展多波段合作觀測，開啟脈沖星搜索新方向，并打開研究脈沖星電磁輻射機制的新途徑。

據(jù)悉，后續(xù)對這些脈沖星的測時觀測，可以探測來自遙遠星系的低頻引力波，還可用于建立脈沖星時間和空間基準。

探究宇宙奧秘 中性氫及快速射電暴探測取得新進展

中性氫是宇宙中豐度最高的元素，廣泛存在于宇宙的不同時期，是不同尺度物質分布的最佳示蹤物之一。對中性氫進行探測、研究，對于理解暗物質、暗能量屬性，解讀星系形成和演化過程等具有重要意義。

國家天文臺慶道沖、李菂領導的國際合作團隊采用原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收（HINSA）方法，利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果，為解決恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測證據(jù)。

據(jù)介紹，研究團隊將通過FAST中性氫星系巡天，預期探測到10萬個以上星系的中性氫譜線，目前已完成數(shù)據(jù)處理相關準備工作，即將開始大規(guī)模的宇宙大尺度、局部宇宙、星系間、最鄰近星系等不同尺度的巡天。

快速射電暴（FRB）是射電波段最亮的持續(xù)僅幾毫秒的神秘現(xiàn)象，最初于2007年發(fā)現(xiàn)，疑為來自河外星系的脈沖信號。因其起源與物理機制完全未知，是當今天體物理領域最大熱點之一。

國家天文臺李菂、王培、朱煒瑋領導的國際合作團隊利用FAST對快速射電暴FRB121102進行觀測，在約50天內探測到1652次爆發(fā)事件，獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本，超過此前本領域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量，首次揭示了快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結構，成果論文于2021年10月在國際學術期刊《自然》發(fā)表。

據(jù)悉，F(xiàn)AST多科學目標巡天已發(fā)現(xiàn)至少6例新FRB，正在為揭示這一宇宙中神秘現(xiàn)象的機制作出獨特的貢獻。

“FAST運行效率和質量不斷提高，年觀測時長超過5300小時，已遠超國際同行預期的工作效率，為FAST科學產出起到重要支撐作用?！盕AST運行和發(fā)展中心常務副主任、總工程師姜鵬說。

自2020年1月FAST通過國家驗收以來，F(xiàn)AST科學委員會統(tǒng)籌規(guī)劃科學方向、遴選重大項目、制定數(shù)據(jù)開放政策、分配觀測時間等;圍繞FAST優(yōu)勢科學目標，征集遴選了五個優(yōu)先重大項目，組織全國優(yōu)秀科研團隊，開展大團隊集中攻關，取得一系列重要成果。

2021年3月31日，F(xiàn)AST正式向全球開放共享，向全球天文學家征集觀測申請，此次征集收到來自不同國家共7216小時的觀測申請，最終14個國家（不含中國）的27份國際項目獲得批準，并于2021年8月啟動科學觀測。

國家天文臺研究員武向平院士透露，F(xiàn)AST正在醞釀向全國中小學生開放1%的觀測時間?！皫椭⒆觽儗崿F(xiàn)探索宇宙的愿望，希望此舉能在孩子們心中種下科學的種子，將來成長為國之棟梁。”武向平說。

據(jù)介紹，F(xiàn)AST未來將在快速射電暴起源與物理機制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時與低頻引力波探測等方向產出深化人類對宇宙認知的科學成果。