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FAST向全球天文学家开放

编译者:魏韧发布时间:2020-4-6点击量:87 来源栏目:国外评价

世界上最大的单一口径射电望远镜正准备向世界各地的天文学家开放,开启高灵敏观测的时代,并有助于寻找引力波,探测被称为“快速射电暴”(Fast Radio Bursts,FRB)的无线电波暴发。位于中国南方的500米口径球面射电望远镜(FAST)刚刚通过了一系列技术和性能评估,预计中国政府将在下个月批准全面投入运行。

这个复杂的项目有着全新的设计、地理位置偏僻,最初很难吸引员工,但其对科学的回报是巨大的。FAST收集射电波的范围是波多黎各阿雷西博天文台的两倍。它体积巨大,可以探测到宇宙中一系列发射源发出的极其微弱的射电波射电波、脉冲星又或者是遥远星系中的氢元素。它还将探索射电天文学的前沿——利用无线电波定位可能孕育外星生命的系外行星。

自2016年开始测试以来,只有中国科学家参与研究望远镜的初步数据。但是上海天文台台长、中国科学院FAST监督委员会联合主席沈志强称世界各地的研究人员都将有机会获得观测时间。

在测试阶段,该望远镜发现了100多颗脉冲星。

天空之眼

这座耗资12亿元(1.71亿美元)的望远镜也被称为“天眼”,建造在中国西南部贵州省大窝凼洼坑中。其500米宽的碟形天线由大约4400块独立的铝制面板组成,2000多台机械绞盘操纵姿态,可以聚焦天空的不同区域。虽然它比其他一些顶级射电望远镜的观测视野小,分辨率也比阵列望远镜低,但FAST的尺寸使它具有独特的灵敏度。

2019年8月和9月,FAST探测到来源于121102号天体的数百次FRB,其中许多爆发太微弱,其他望远镜观测不到。虽然没有人知道这些暴发的成因,但拥有的脉冲越多,我们对它们的了解就越多。

FAST一次只能探测天空的一小部分,因此不太可能发现许多新的FRB。这些FRB转瞬即逝,出现在看似随机的位置。但是德国波恩马克斯•普朗克射电天文学研究所的天文学家Laura Spitler说,该望远镜“令人印象深刻的灵敏度”将有助于详细追踪来源。重复的观测可以让科学家了解FRB产生的环境,并确定暴发的能量是否相同,或者是否以固定的模式重复发生。

美国摩根顿的西弗吉尼亚大学射电天文学家McLaughlin说,FAST还将推动一项国际合作,研究如何在引力波横扫银河系时发现它们。国际脉冲星计时阵列正在使用分布在世界各地的射电望远镜监测脉冲星的常规爆发,寻找能够揭示这些低频引力波经过时引发的畸变。预计到2030年代,FAST积累了足够多的测量数据,可以研究这种波的某个来源,例如超大质量黑洞的碰撞。那将是FAST真正大放异彩的时刻。

李迪对太阳系外行星的研究非常感兴趣。虽然目前还没有通过射电辐射探测到系外行星,但是FAST可以发现微弱极化波,这使它有机会实现突破。极化的射电信号可能来自具有磁场的行星,如果该磁场与地球上的磁场相似,就可以保护潜在的生命源免受太空辐射,并形成大气层。

在FAST的宽光束中识别一颗行星是巨大的挑战,因为它们的信号非常微弱。但李迪团队希望通过增加36个5米宽的碟形天线来提高该望远镜的性能。他说尽管这些碟形天线成本相对较低,但加在一起可以将FAST的空间分辨率提高100倍。

李迪希望FAST操控可以尽快转移到贵阳市正在建设的耗资2300万美元的数据处理中心,这将有助于吸引更多的工程技术人员。

现在,该团队面临的最大障碍是如何存储和处理望远镜即将产生的海量数据。团队正在与中国谈判,获得更多资金用于数据存储。评估会的成功举办肯定会对此有所帮助。

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