巨大的中国望远镜向全球天文学家开放

世界上最大的单碟射电天文台正准备向世界各地的天文学家开放,迎来一个极为敏感的观测时代,这可能有助于寻找引力波并探测被称为快速无线电脉冲的神秘的短暂转瞬即逝的爆炸。

中国南部的五百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,预计中国政府将为天文台提供最后的批准,以便在预定的审查会议上开始全面运作下个月。FAST的首席科学家Di Li说:“在剩余的过渡中,看不到任何障碍。”“泪水既激动又放松。”?/ p>

这个复杂的项目并非没有挑战-它具有激进的设计,最初在吸引员工方面很困难,部分原因是它的地理位置偏僻。但是,科学的回报将是巨大的。FAST将从比第二大单盘望远镜波多黎各的Arecibo天文台大两倍的区域收集无线电波。

中国天文台的巨大体积意味着它可以探测到来自整个宇宙中各种来源的极其微弱的无线电波低语,例如死星的旋转核(称为脉冲星)和遥远星系中的氢。它还将探索射电天文学的前沿领域-使用无线电波定位系外行星,这可能会掩盖外星生命。

自2016年开始测试以来,只有中国科学家才能领导研究望远镜初步数据的项目。上海天文台所长,中国科学院FAST监督委员会联席主席沉志强说,但是现在,全世界的研究人员都可以使用观测时间。

摩根敦西弗吉尼亚大学的一位放射天文学家莫拉·麦克劳林(Maura McLaughlin)说:“能够使用望远镜感到非常兴奋,他想使用FAST研究脉冲星,包括在银河系外的星系中搜寻脉冲星,用当前的望远镜看不到。

在测试阶段,望远镜发现了100多个脉冲星。

眼中的天空

这架价值12亿元人民币(1.71亿美元)的望远镜,也被称为“天眼”或“天眼”。在中国西南的贵州省偏远的Dawodang洼地建造了花了半年的时间。它的500米宽的碟形天线由约4,400个单独的铝制面板组成,其中2,000多个机械绞车倾斜和操纵以聚焦于天空的不同区域。李说,尽管与其他先进的射电望远镜相比,它看到的天空更少,并且分辨率比多盘阵列低,但FAST的尺寸使其具有独特的灵敏度。

在八月和九月,该仪器从称为121102的重复快速无线电突发(FRB)源中检测到数百个突发。李说,许多这样的爆发太微弱,其他望远镜都看不到。“这是一个非常令人振奋的消息,”在加利福尼亚大学伯克利分校学习FRB的Yunfan Gerry Zhang说。没有人知道是什么原因导致了神秘的爆发,但是“我们拥有的脉冲越多,我们就可以了解得越多”?他说。

FAST一次只能检查天空的一小部分,因此不太可能发现许多新的FRB,这些FRB短暂地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劳拉·斯皮特勒(Laura Spitler)说,望远镜的“令人印象深刻的敏感度”将有助于进一步详细了解信号源。重复观察可以使科学家了解FRB产生的环境,并确定爆炸的能量是否发生变化或是否以任何固定模式发生。

McLaughlin说,FAST还将促进国际合作的努力,该合作试图发现时空涟漪席卷整个银河系。国际脉冲星计时阵列正在使用世界各地的射电望远镜监测脉冲星的常规发射,寻找会揭示这些低频引力波通过的畸变。McLaughlin说,到2030年代,FAST应该已经进行了足够的灵敏测量,以研究此类波的各个来源,例如超大质量黑洞的碰撞。她说:“ ​​FAST真正会发光的地方。”

李说,他对太阳系外行星的研究感到特别兴奋。李说,还没有通过无线电发射确定地发现系外行星,但是FAST能够发现微弱的极化波,这可能使它找到了第一个例子。极化的无线电信号可能来自具有磁场的行星,该磁场与地球上的磁场相似,可以保护潜在的生命源免受辐射影响,并使行星的大气保持附着。

在FAST宽光束中识别行星是一个挑战,因为它们是如此的微弱且很小。但是,李彦宏团队希望通过增加36个天线(每个天线5米宽)来提高望远镜的性能。他说,尽管这些菜是相对便宜的现成产品,但它们将使FAST空间分辨率提高100倍。

李书福希望FAST望远镜的运作能尽快从偏远地点转移到在贵阳市建设的耗资2300万美元的数据处理中心。他希望迁入大城市将有助于吸引更多的技术和工程人员。

现在,团队最大的障碍是研究如何存储和处理望远镜将要产生的大量数据。该小组正在与中国政府进行谈判,以获得更多资金用于更多数据存储。他说:“成功的审查肯定会有所帮助。”

自然574,16-17(2019)

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