理论教育 FAST探测计划:寻找银河系外的脉冲星

FAST探测计划:寻找银河系外的脉冲星

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:说了这么多,FAST“大锅”的真名到底叫什么呢?在FAST提出的“科学目标菜单”上,排在首位的是“巡视宇宙的中性氢”。目前已观测到的约2 000颗脉冲星均在银河系内,FAST将对准银河系外。2017年10月,经过一年的紧张调试,“天眼”探测到数十个优质脉冲星候选体,FAST首批认证两颗脉冲星,这是我国射电望远镜首次发现脉冲星。

FAST探测计划:寻找银河系外的脉冲星

就在大家热火朝天地快讲完中国这些望远镜的时候,匆匆地来了一位美丽的阿姨;在座的老师都纷纷与她打招呼,邹老师还兴奋地说:“西多,你今天运气真不错,这位老师就是天文台FAST团组的张老师,经常给大家讲解FAST呢!”西多听到这里,把刚刚编好的下午缠着邹老师给他讲FAST的理由生生地咽了下去,这回真是赚大了!西多赶向跟张老师问好。大家都问张老师为什么这么晚才来吃饭,张老师解释说,最近都在忙着一个FAST AR的科普项目,下午项目的设计方要来调试,这一上午准备材料,连口水都没喝,吃口饭赶紧回去干活。西多趁热打铁,把自己连同自己对FAST的热爱和好奇,一股脑掏给了张老师。张老师听了也很高兴,鼓励西多继续加油,还说下午的调试设备可以让西多跟着一起感受一下高科技版的FAST AR体验。西多真是想拥抱一下这位漂亮的张老师了。

图片来源:张蜀新

500米口径球面射电望远镜(英文简称FAST) 图片来源:张蜀新

要说FAST拥有的这个“大锅”的外号,还真有点形象呢——

首先,与“大锅”看起来很相似的是,FAST望远镜也是圆形的,FAST的“锅沿”是一圈直径约500米、高5.5米、宽11米的环梁。但是,与我们家里用的炒菜锅不同的是,FAST这口“锅”有些特殊,它的“锅面”是有“小孔”的,也就是说,它是一口“漏锅”!因为“锅面”是用铝网做成的。这个网,由4 450块边长在10.4~12.4米、重在427~482.5千克、厚约1.3毫米的铝制网板组成,就是科学家常说的“反射面板”。为了让这口“锅”能够更加灵活,锅沿上还有6 670根主索,纵横交错的索网就可以让反射面板听从科学家的命令,调整姿态,有效地接收来自宇宙深处的射电信号,这就是科学家口中的“300米口径的瞬时抛物面”,接收面积相当于30个标准足球场。

FAST的反射面板 图片来源:张超

FAST的反射面板 图片来源:张超

另外,“锅底”的“煤气灶”也与众不同,那里不是火苗,而是一个大的装置,叫作“馈源舱平台”,它位于“锅底”主动反射面中心底部,重约30吨的馈源舱则均匀分布在“大锅”周围的6个支撑塔之下,悬挂在距地面不到100米的高空。(www.daowen.com)

那么问题来了,这么一口“大锅”放在哪里呢?它坐落在一个天然的“炉灶”里,这个“炉灶”学名叫作喀斯特地貌。喀斯特地貌的形成,是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,看起来就是一个个的天然大坑。在我国的广西、贵州和云南东部地区有很多这样的大坑,FAST就安家在贵州省平塘县的一个喀斯特洼坑中。

说了这么多,FAST“大锅”的真名到底叫什么呢?原来,人家的真名是“500米口径球面射电望远镜”,英文名缩写是FAST,由我国已故天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用。

其实,FAST还有个俗名,即“中国天眼”,是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。从落成那日起,这个庞然大物开始睁开“天眼”,专注地捕捉来自宇宙深空的电磁波信号。与德国波恩100米望远镜相比,“天眼”的灵敏度提高了约10倍;与美国阿雷西博350米望远镜相比,“天眼”的综合性能也提高了约10倍。“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号,观测范围可达宇宙边缘。借助这只巨大的“天眼”,科研人员可以窥探星际互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的星外文明。众多独门绝技让其成为世界射电望远镜中的佼佼者。

在FAST提出的“科学目标菜单”上,排在首位的是“巡视宇宙的中性氢”。中性氢是指宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子。观测中性氢信号,能够获知星系之间互动的细节,还能推算宇宙发育的蛛丝马迹。

另一道值得期待的“大菜”是“观测脉冲星”。脉冲星是大质量恒星演化的最终产物。目前已观测到的约2 000颗脉冲星均在银河系内,FAST将对准银河系外。2017年10月,经过一年的紧张调试,“天眼”探测到数十个优质脉冲星候选体,FAST首批认证两颗脉冲星,这是我国射电望远镜首次发现脉冲星。随着“天眼”视力越来越好,开始了脉冲星的批量发现,已经探测到59颗优质的脉冲星候选体(截至2018年),其中已经有42颗得到认证,并探测到有史以来最暗弱的毫秒脉冲星(截至2018年)。

“天眼”  图片来源:张超

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