2017年10月10日 星期二

繁星閃閃(續篇)

兒時望向天空,繁星閃閃,記憶中不是所有星星都是會閃的,天空萬顆繁星,只見到十數顆閃著閃著除了在大學宿舍有機會見到浩瀚天空,近幾十年只能透過外界儀器,才能夠一窺天宮的堂奥。最近國內在天文觀測和研究有不少突破,「中國天眼」是其中世界先鋒之一。
中科院國家天文台十月十日宣佈,位於貴州、全球最大的有500米單口徑球面射電望遠鏡「中國天眼」(FAST)已經探測到數十個優質脈衝星候選體,當中六顆通過國際認證。FAST在去年9月竣工進入試運行、試調試階段。經過一年的緊張調試,現已實現指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行;調試進展超過預期及大型同類設備的國際慣例。
搜尋和發現射電脈衝星是FAST核心科學目標:脈衝星由恒星演化和超新星爆發產生,因發射週期性脈衝信號而得名。脈衝星的本質是中子星,具有在地面實驗室無法實現的極端物理性質,是理想的天體物理實驗室,對其進行研究,有希望得到許多重大物理學問題的答案。
上圖上邊部分展示的是一顆旋轉中的中子星及其兩個輻射束。下邊部分紅點指示對應時刻我們看到的中子星的亮度。黃色曲線是中子星旋轉一周的亮度變化。
脈衝星的研究將有助於我們理解宇宙的起源,併爲航天器星際航行提供精確導航。脈衝星是一種高速自轉的中子星,由恆星演化和超新星爆發産生。它的密度極高,每立方厘米重達上億噸。脈衝星自轉速度很快、自轉周期精確,是宇宙中最精準的時鐘。正因如此,脈衝星會發射一斷一續的周期性脈衝信號,就好比轉動的燈塔發出忽明忽暗的光。
這一特殊“本領”,讓脈衝星在計時、引力波探測、廣義相對論檢驗等領域具有重要應用。脈衝星具有在地面實驗室無法實現的極端物理性質,對其進行研究有望得到許多重大物理學問題的答案。
據中科院科普公衆號“科學大院”介紹,對脈衝星進行觀測,不僅能夠研究脈衝星自身的極端物理狀態,還能對星際介質、銀河系磁場、引力波等目標進行研究。
50年來, 天文學家已經觀測到2700多顆各種類型的脈衝星。因為脈衝星的特殊性,諾貝爾物理學奬兩度授予了與脈衝星有關的發現(1974年度,發現第一個脈衝星;1993年度,發現第一個雙星系統中的脈衝星,並利用它很好地驗證了引力波輻射理論)。
國家天文台表示,接下來的兩年FAST將繼續調試,通過國家驗收,面向國內外學者開放。同時進一步驗證、優化科學觀測模式,催生天文發現,力爭早日成為世界一流水平望遠鏡設備。FAST總工程師兼首席科學家南仁東生前曾说,借助这隻巨大的“天眼”,科研人員可以窺探星際之間互動的信息,觀測暗物質,測定黑洞質量,甚至搜尋可能存在的星外文明。

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