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【宇宙科普】中国望远镜发现脉冲星实现“零的突破”之三大关键词

录入:平顶山市科技局  www.pdsti.cn   2017-10-11 09:33:18   人气:

来源:中国新闻网 

  中新社北京10月10日电题:中国望远镜发现脉冲星实现“零的突破”之三大关键词
  中新社记者 张素
  中国科学院国家天文台10日在北京宣布500米口径球面射电望远镜(FAST)取得首批成果:找到6颗新的脉冲星,实现中国科学家用中国望远镜发现脉冲星“零的突破”。记者截取三个关键词进行解读。
  望远镜:开启寻星的激越时代
  中国自主研制的FAST坐落于贵州省喀斯特洼地之中,其接收面积相当于30多个足球场大小,是目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜。
  它有多灵敏?经横向比较,FAST发现第一颗新脉冲星仅用了52.4秒观测,得到的信号噪声比值是澳大利亚64米口径望远镜Parkes验证时所用2100秒观测的3倍。
  人类已寻找到2500多颗脉冲星,有一半源于拥有先进技术和优越地理位置的Parkes。有分析称,FAST未来有望找到4000余颗脉冲星。
  中国科学院国家天文台研究员、FAST工程副总工程师李菂当日介绍了FAST脉冲星搜索规划,接下来将“尝试计时观测,开启中国望远镜发现中子星的激越时代。”
  寻找脉冲星仅是FAST所列科学目标之一。李菂对中新社记者说,FAST也在巡视宇宙的中性氢、获取银河系结构、探索太空生命起源等方面进行调试。
  脉冲星:聆听宇宙的稳定心跳
  脉冲星是一种特殊的中子星,在银河系中主要分布于银盘和球状星团中。它的辐射束周期性快速扫过地球,地球人由此捕捉到一个个周期脉冲。这种极端天体在1967年被约瑟琳·贝尔意外发现,人们将首颗脉冲星编号为CP1919——FAST在2016年首次试观测,对准的也是这个目标。
  更通俗地说,脉冲星是巨大的恒星们死亡后留下的致密遗骸,“比太阳还要重,却只有北京市五环那么大。”它们旋转飞快,通常几秒就能自转一周,快的甚至1秒内自转数百圈。
  中国科学院国家天文台当日公布了由FAST发现的两颗脉冲星。其中一颗据估算距地球4100光年,自转周期0.59秒,李菂将观测信号比喻为“孩子的心跳”。
  发现脉冲星有什么用?科学家们回答,一方面在于它具有地面实验室无法实现的极端物理性质,研究它有望得到重大物理学问题的答案;另一方面在于它是深空导航等重大科学及技术应用的理想工具。
  比如通过长期监测快速旋转的射电脉冲星,选取一定数目的脉冲星组成计时阵列,可以探测来自超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。
  新发现:国之重器的承上启下
  FAST还处于调试阶段,望远镜的指向调节尚不灵活,因此科学家们采用“漂移扫描”方式进行观测。所谓漂移扫描类似于“守株待兔”,即望远镜固定指向天顶,等待天体“运动”到望远镜的视野里。
  FAST的调试难度不亚于建设难度,FAST调试组组长姜鹏说,调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多学科领域,在500米尺度上实现毫米级测量及控制精度,“没有成熟经验可供参考”。
  姜鹏及他的团队正在围绕调试及运行阶段的一些关键技术展开研究,并取得重要进展,例如基于陶瓷电容技术研制的高压滤波器,对新疆110米口径、云南120米口径的望远镜也有重要借鉴意义。
  中国科学院国家天文台台长严俊透露说,经过一年紧张调试,FAST调试进展超过预期及国际同类大型设备的惯例。此外,FAST积累了700个小时的试观测时长,提前超额完成了本年度的试观测任务。
严俊说,FAST将在未来两年继续调试以达到设计指标、通过国家验收,早日面向国内外学者开放。
【延伸阅读】
“中国天眼”旗开得胜意味着什么?
  中新社北京10月10日电题:“中国天眼”旗开得胜意味着什么?
  中新社记者 张素
  有“中国天眼”之称的500米口径球面射电望远镜(FAST)竣工一年有余,尚在调试阶段。中国科学家迫不及待地在北京发布它取得的首批成果:新发现了6颗脉冲星。
  
资料图:位于中国贵州省内的500米口径球面射电望远镜(FAST)。 中新社记者 贺俊怡 摄
  这台目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜,还未正式上岗就旗开得胜,意义重大。
  ——这意味着大国重器的胜利。
  FAST是中国“十一五”重大科技基础设施之一,基于选址方法、索网主动反射面、柔性索结合并联机器人的馈源支撑这三项中国自主创新技术,突破了射电望远镜工程极限。
  人类迄今已发现2500余颗脉冲星。但在FAST问世以前,中国望远镜从未捕捉到新的脉冲星。
  事实表明,重大的科学突破离不开科研仪器的进步。世界各国相继认识到大科学装置在国家创新能力建设中的重要地位,中国也在不断兴建重器。包括FAST在内,仅中国科学院目前运行和在建的重大科技基础设施就有23个。
  2013年国务院印发的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012—2030年)》对能源、生命、天文等7个科学领域进行系统部署。中国的大科学装置经历了从无到有、从小到大、从学习跟踪到自主创新的过程。
  ——这意味着大国工匠的胜利。
  中国科学院国家天文台台长严俊认为,FAST调试进展超过预期及大型同类设备的国际惯例,并有系统的科学产出,得益于卓有成效的早期科学规划和人才储备。
  从最初不到5人的研究小组发展到上百人团队,FAST凭借国内100多家参建单位的力量,由跟踪模仿到集成创新。
  当日发布会上,众人自发为FAST工程总工程师兼首席科学家南仁东默哀。2017年9月15日,FAST即将落成一周年之际,曾为之奔波、为之奋斗20余载的“中国天眼之父”南仁东溘然长逝。如今FAST新发现的脉冲星熠熠生辉,人们感慨“足以告慰老南”。
  有人注意到,FAST采用的多科学目标同时扫描巡天,英文缩写CRAFTS与“Craftsman”(匠人)不谋而合。以南仁东为代表的“工匠”正是追求卓越、精益求精,铸就世界一流水平设备,抢占前沿科技领域的制高点。
  ——这意味着大国创新的胜利。
  FAST从预研到建成再到调试,关键技术无先例可寻,关键材料无现成可用。老中青三代科技工作者历经20余载,克服诸多困难,才能自豪说出“FAST既是中国制造,更是中国创造”。
  “天眼”开眼、“墨子”传信、高铁奔驰、超算发威、北斗定位,一大批科研项目的成功既源于中国人对新知的向往,也在于上下凝聚共识:在新一轮全球增长面前,唯改革者进,唯创新者强,唯改革创新者胜。
  有评论称,站在历史新方位上,中国科技创新从量的积累到质的飞跃,从点的突破到面的跃升,正以前所未有的速度和规模奔腾在中华民族伟大复兴的潮头。
 


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