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中国天眼FAST首秀的背后:25天前天眼之父去世

山河表里 

  原标题:中国天眼FAST“首秀”前后

 南仁东 张蜀新/摄 南仁东 张蜀新/摄

  几乎没有悬念,“中国天眼”FAST的成果“首秀”,又一次让中国科学界站到全世界面前。10月10日,FAST团队携脉冲星发现的成果甫一亮相,就引来国内外注目,享誉世界的澳大利亚帕克斯射电望远镜的科学主管乔治·霍布斯评价:这是国际天文学界目前最令人激动的事件之一。

  但鲜为人知的是,直到FAST“首秀”的前夜,中国科学院国家天文台的科学家还在争取更多的新脉冲星通过国际系统认证。彼时,这个位于中国贵州的全球最灵敏的单口径射电望远镜,已经发现了6颗新脉冲星,其中最早一批认证的有两颗。

  即便如此,在次日的新闻发布会上,国家天文台台长严俊仍只介绍那两颗最早认证的脉冲星。他说,FAST已经探测到数十个优质脉冲星候选体,但望远镜目前还处在调试期,慎重起见,科学家希望在得到国外望远镜“百分之百的确认”后,再做更多公布。

  当然,诸如此类看似插曲的故事,早已淹没在“听!1.6万光年外的脉冲信号”“中国射电望远镜首次发现新脉冲星”等颇具爆炸性的成果报道里。但对每一位参与其中的科学家而言,只有加上这些细节,“中国天眼”的“首秀”才是完整的。

  就如同在“首秀”这个最值得欢愉的时刻,他们也没有忘记FAST项目的最初发起者、首席科学家、总工程师南仁东一样——尽管老先生再也看不到这一切。发布会开始前,主持人临时增加了一项议程:请全体起立,为南仁东先生默哀一分钟。

  一周前:确认新增多个成果,原创发现时代开启

  在10月10日北京四环外国家天文台的办公大楼里,由FAST捕获的首批脉冲星信号第一次向外界展示——

  “嘟呜嘟——嘟呜嘟——”

  “嘟——嘟——”

  现场不管是科学家,还是媒体工作者,都竖起耳朵,仔细聆听这分别来自1.6万光年外和4100光年外的脉冲信号。

  国家天文台研究员、FAST工程副总工程师李菂说它们:一个像小孩的心跳,缓慢而微弱;一个像是成年人的心跳,短促而有力。

  就是这两个声音,让中国实现了一个“零的突破”:我国自主设计制造的天文设备第一次发现脉冲星。而在此之前的50年里,人类已经观测到2700多颗各种类型的脉冲星。

  所谓脉冲星,是死亡恒星的一种,属于高速自转的中子星,因发射周期性脉冲信号而得名。这种脉冲信号,就好比转动的灯塔发出忽明忽暗的光,以至于脉冲星最初被发现时,一度被误以为是外星人寻找宇宙知音的信号。

  李菂说,脉冲星自转速度也异常快、自转周期精确,被称作宇宙中最精准的天文时钟。这种特性让脉冲星拥有在地面实验室无法实现的极端物理性质,是理想的天体物理实验室,诺贝尔物理学奖也两度授予了脉冲星的相关发现。

  不过,由于脉冲星信号微弱,易被人造电磁干扰淹没,目前只能观测到一小部分。李菂说,作为全球目前唯一工作频段完整覆盖300MHz~3GHz的射电望远镜,FAST恰是发现脉冲星的理想设备,其工作频段内具有超高灵敏度,可以清晰地“看到”每一个脉冲。

  这样的说法也得到了乔治·霍布斯的认可,他说自己对FAST未来的科研产出“充满期待”。一个有必要说明的背景是,世界上目前几乎一半的脉冲星,都是由乔治·霍布斯负责的澳大利亚帕克斯射电望远镜所发现。

  李菂说,目前已经发现的脉冲星大多在银河系,而FAST可以在距离200万光年的空间有所探索。以这次发现采用的方法为例,李菂说,FAST通过“漂移扫描”,同时对中性氢、脉冲星、银河系结构和分子谱线等多科学目标进行同时扫描的巡天观测,是世界上其他望远镜从未实现过的。

  更值得一提的是,在8月22日和8月27日第一批两颗脉冲星发现之后,FAST又发现了4颗新脉冲星。而就在刚刚过去的国庆假期,最新发现的这些脉冲星,也都通过了国际认证。

  “系统的科学产出已经开始!”李菂说,FAST正在开启中国射电波段大科学装置系统产生原创发现的“激越”时代。

  25天前:“天眼”之父去世,FAST“首秀”或成最好告慰

  值得注意的是,如今发现脉冲星成果的时间点,还处于FAST望远镜的“调试初期”。接下来,FAST还将进行为期两年的调试。这就好比,战士还未完全整理好武器装备走向战场,就已斩杀敌人拿下一役。

  李菂说,这得益于卓有成效的早期科学规划和人才、技术储备,让FAST早早地展示其科学能力。成果的背后,不得不提及FAST项目发起人、这个项目的最主要缔造者南仁东。

  25天前,南仁东离开人世,享年72岁。在后来国家天文台举行的南仁东事迹报告会上,与会的科学家表达了一个共同的遗憾:没能等到FAST焕发光彩,南先生却已驾鹤西去。

  南仁东的学生、FAST工程办公室副主任张海燕告诉记者,南仁东生前不止一次地说过,“人活着还是要做一点事”。

  而建成FAST,就是他所说的“一点事”。他一做就是20多年。

  如今,南仁东主导缔造的FAST,终于睁开“锐眼”,望向苍穹。

  FAST的这次“首秀”,或许就是对南仁东的最好告慰。有网友建议,希望将FAST发现的第一颗脉冲星命名为“南仁东星”。

  44天前:“天眼”初显威力,稳定获取目标信号

  “首秀”之后,有人提出疑问,早在去年9月25日FAST就已经竣工,为何要经过近一年的调试,直到最近才产出科学成果?

  国家天文台研究员、FAST工程副经理彭勃说,国外同类大型射电望远镜建成后一般需要3~5年的调试,而“中国天眼”调试了一年就获得了初步成果,进展超过预期及大型同类设备的国际惯例。

  而就FAST本身而言,其调试工作难度也“堪称巨大”。严俊说,整个调试涉及测量、控制、力学、电子学、天文学等多学科领域,而且对中国科学家来说,FAST工作模式有别于之前接触过的传统望远镜,没有任何成熟的经验可供参考。

  FAST如今成了贵州一景,科学观测是否会受到游客的手机干扰?

  姜鹏告诉记者,科学家团队看到当地经济发展也很高兴,同时也相信望远镜的科学产出会进一步促进当地的旅游产业,这将是双赢的局面。当地政府也专门制定了“距离5公里范围之内,不能有任何干扰望远镜探测的行为”的政策。

  不过他也提到,由于望远镜本身设备在电磁屏蔽技术上还没有完全做到位,相应的干扰现象还是存在,接下来将会加强这方面的工作。“不管是晴天还是雨天,尽可能保证FAST每天都能工作,以保证有效的观测时长,促进更多、更好的科学产出。”他说。

  今年8月27日,也就是“首秀”前的第44天,FAST第一次实现跟踪观测,并稳定地获取目标源的信号。严俊告诉记者,至此,FAST基本完成了望远镜的功能性调试,这是望远镜调试工作的一个非常重要的阶段性成果。

  通俗地说,“FAST已经是初具威力的巨型射电望远镜,也充分验证了该望远镜在灵敏度上的优势。”

  严俊透露,本年度的试观测计划是500个小时,截至目前,FAST已经积累了700个小时的试观测时长,已提前超额完成了本年度的试观测任务。

  这每一个小时背后,都有科研人员付出的心血。李菂说,每一次扫描,科研人员不仅需要重新设计软件,数据处理上也要付出更多“体力劳动”——这也是在脉冲星搜索上,“漂移扫描”方式被很少运用的一个原因。

  好在,“天眼”每次扫描都能获得一到两个高质量的脉冲星候选体。

  南仁东生前曾说,希望借助FAST这只巨大“天眼”,窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻“可能存在的星外文明”。

  对此,李菂并不回避,他说,星外文明的搜索是一个严肃的科学目标,不过FAST目前正处在调试期,尚未开展类似研究。

  “过来人”乔治·霍布斯介绍,帕克斯望远镜目前有20%的时间分配给了“寻找外星人”,不过截至目前,仍一无所获。

  至于“中国天眼”,乔治·霍布斯说,“它看得更远”。

责任编辑:桂强

”“天河二号”副总设计师胡庆丰研究员通俗地解释说。

记者留意到,从东莞开往香港的各线直通巴士中,即便是有小童票的线路,其儿童票价也没有按照规定执行。

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发布时间:2017-10-19 05:52:59

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