科普“中国天眼”到底看到了什么?

科普“中国天眼”到底看到了什么?
随着《三体》热播,一些神级剧情和大场面为不少拥趸津津乐道,细心的科幻迷一定不会忽略这个细节:射电天线大锅镜头。
在山顶,在晚霞下,一口大锅“素面”朝天,像一个美女寻恋人的脸,又像一扇开向无尽宇宙的悬窗,探索外星文明……
电视剧《三体》中出现的红岸基地巨大的射电天线(来源:电视剧《三体》)
然而,在剧外也确实存在这样一个实实在在的大科学装置。500米口径射电望远镜FAST——全球最大口径、最大灵敏度的“中国天眼”,就坐落在我国贵州省。
到底有多大呢?有网友形象地说:这口“地锅”装满水,够全世界每个人分4瓶,煮的饭够全世界的人一起吃3天。
近日,“中国天眼”FAST总工程师姜鹏介绍,截至目前,FAST发现脉冲星总数已超740颗。
脉冲星到底是啥?发现脉冲星代表什么?未来会发现外星文明吗?今天就一起来说说。
有效教学研究天眼有哪些“之最”?
先来认识一下“中国天眼”。它建在贵州平塘,自1994年提出构想,历时22年于2016年9月25日落成启用,具有我国自主知识产权。
1.规格之最:
最大单口径。天眼是世界已经建成的最大单口径射电望远镜,它是一座500米口径球面射电望远镜。信号接收面积相当于30个足球场,绕着它跑一圈也得将近十分钟。中国天眼开创了建造巨型望远镜的新模式。
最大灵敏度。天眼的灵敏度达到当时世界第二大望远镜阿雷西博的2.5倍以上,这将大幅拓展人类的宇宙视野,无论在深度和广度上都达到前所未有的水平。
2.建造之最:
选址在贵州喀斯特天然地貌20世纪重大发明,借助天然圆形溶岩坑建造,节省了大量人工开挖的工作量。
设计的主动反射面可以利用2400个节点下方的下拉索和促动器装置,进行有效变形,FAS
T的反射面总面积约25万平方米,用于汇聚无线电波、供电台接收。
设计轻型馈源支持系统,极大节省了人力物力,它使用六个塔来悬挂和调整馈源舱。馈源舱就像天眼的“瞳孔”,进行信号聚焦,可以看得更加清楚。
脉冲星、毫秒星到底是什么?天才小钓手
快7年过去了,作为国之重器,观天巨眼没有辜负众人的期望,取得的一系列重要成果。
目前来说,传感器与微系统FAST发现数量最多的应该是脉冲星。
2018年,尚在调试期的FAST首次发现了一颗毫秒脉冲星,并得到国际认证,这也是FAST继发现脉冲星之后的又一重大成果。
脉冲星是1967年英国剑桥大学的一位博士研究生意外发现的,主要特征之一是它能发射周期性的脉冲,周期在1.4毫秒到23秒范围。脉冲星是中子星,具有的超高密度相当于压缩到一个城市尺寸的太阳。脉冲星的发现成为人类认识宇宙进程中的重要里程碑,是研究宇宙极端环境的理想研究对象。毫秒脉冲星是自转周期在1~10毫秒范围内的短周期脉冲星,每秒钟能旋转上百次。
脉冲星、毫秒脉冲星的发现是上世纪天文学的重要发现,也是引力波预言的验证。江西省禁毒条例脉冲星的发现,被誉为20世纪60年代天文四大发现之一,还曾斩获过两项诺贝尔物理学奖。
天眼能搜寻到地外文明吗?
天眼有什么能力呢?人类用天眼能看到什么,做什么呢?——让全人类看得更远!
笔者认为,天眼就好像地球向宇宙开的一扇窗户。这扇窗相比地球的尺寸来说比不上任何一间房子上的窗户占比,但本领可不小,天文学家透过它可以看往遥远的宇宙深处,接收外星球强烈或微弱的信号,既可以绘制银河系结构,又能倾听脉冲星的“声音”,还能接收外星文明信号(如果有的话),用于探索宇宙起源和演化。
FAST科学目标
巡视宇宙中的中性氢,研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化;
观测脉冲星,研究极端状态下的物质结构与物理规律;
主导国际甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构;
火成岩岩石学探测星际分子,探索天体演化以及太空生命起源;
搜索可能的星际通讯信号,搜寻外星文明
在科学家看来,相比短期的发现,他们更期待对宇宙更本质的理解和更长远的突破。
国家天文台研究员、中科院院士武向平表示,随着FAST的建成,中国将加入国际引力波探测行列,并会把脉冲星计时引力波探测的灵敏度提高2至3倍,提高低频引力波的探测几率。他预测该领域未来几年将有重大突破。
通过天眼,中国人已取得亮眼的科学发现,研究成果发表在《自然》等杂志上。
已故的“中国天眼之父”南仁东先生对FAST有一个展望和总结,他说中国天眼“是中国天文从追赶到超越的一次尝试,我们现在只是在尝试的起步阶段。”现在天眼已正式运行,得见现在中国科学家和许多年轻人在与国际同行同台竞技,南先生应该会感到欣慰吧。
(本文专家:刘艳,中国科学院空间应用工程与技术中心)

本文发布于:2024-09-20 20:40:48,感谢您对本站的认可!

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