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科学是人类智慧的结晶和硕果……展望科学的未来,人类将高举科学的火炬登上宇宙的天堂。
——霍金
”
国际学术期刊《自然-天文学》近期发表了中国科学家一项重要发现——通过“中国天眼”FAST的观测,一颗原本被认为“熄灭”的脉冲星,仍然可以探测到极其微弱的窄脉冲。这是“中国天眼”探测到的脉冲星辐射新形态,对揭示脉冲星磁层的极端物理环境等具有重要科学意义。
这颗脉冲星,是“中国天眼”FAST“入职”以来,发现的800余颗脉冲星中的一颗,这些重要发现为人类研究宇宙提供了很多有利的数据帮助。
从古人发出的“日月安属?列星安陈?”的《天问》,到如今借助全球最大且最灵敏的单口径射电望远镜,将人类“视界”延伸到百亿光年之外。从选址、建设、调试、运营,“中国天眼”建设运维过程中的每一个环节,无不在运用中国智慧和中国制造,在人类极目宇宙的道路上贡献着力量。
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“中国天眼”FAST自建成以来运行效率和质量不断提高,年观测时长超过5300小时,截至目前FAST共发现脉冲星约500颗,成为自其运行以来世界上发现脉冲星效率最高的设备。
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那么,中国天眼到底获得了什么新发现,这一发现有什么意义?你了解“中国天眼”吗?它究竟有何用途?
“中国天眼”有多牛?
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中国天眼,它的全名是“500 米口径球面射电望远镜”,英文名为Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope。(简称 FAST)
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FAST作为世界上最大的单口径射电天文望远镜,它的直径达到了500米,绕着它走一圈约40分钟;反射面积25万㎡≈30个足球场;如果把它内部全部盛满水,全世界每个人可以分到4瓶。
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上世纪90年代,中国的天文学家为保证自己的研究成果准确可靠,经常要依赖外国的先进设备和数据。1994年,当时尚在日本担任客座教授的天文学家南仁东提出,要在中国的土地上,建造世界上最大的射电望远镜,以免让中国在宇宙探索中受制于人。
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作为国之重器,“中国天眼”的建造历尽千辛万苦:
中科院国家天文台FAST团队数十年如一日投身喀斯特地貌的洼坑中艰辛求索,以满腔的青春激情,托举起举世瞩目的“中国天眼”。
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历时22年打造的“中国天眼”有多牛?让我们看看它的四大绝技。
独门绝技一:大口径看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。
400年前人类第一架天文望远镜的口径仅有4.2厘米,FAST的口径是它的12000倍。与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,FAST的灵敏度提高约10倍;与被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜相比,其综合性能提高约2.25倍。作为世界最大的单口径望远镜,FAST将在未来20-30年保持世界一流设备的地位,成为望远镜家族的掌门人。
独门绝技二:灵活自如的巨眼
根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。
形象地来说,如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
独门绝技三:毫米精度
FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
独门绝技四:深空猎手
首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。
类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。寻找外星生命是所有望远镜的使命之一,也是科幻爱好者们关注的热点,探索宇宙志在深空,巨大而灵巧的FAST,已经蓄势待发,奇迹与惊喜,就在眼前。
“中国天眼”的用途
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随着性能的提升,“中国天眼”的科学潜力还将进一步显现,成果还将不断涌现。中国科学院院士、国家天文台研究员武向平说:“未来,FAST还将搜寻发现更多的脉冲星,希望能看到更遥远的银河系外的脉冲星。同时继续巡视宇宙中的中性氢,帮助科学家研究宇宙大尺度物理学,以探索宇宙起源和演化等。”
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据FAST官网,“中国天眼”的科学目标如下:
①FAST有能力将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像。
②能用一年时间发现数千颗脉冲星,建立脉冲星计时阵,参与未来脉冲星自主导航和引力波探测。
③主导国际甚长基线干涉测量网,获得天体超精细结构。
④进行高分辨率微波巡视,检测微弱空间信号。
⑤参与地外文明搜寻。
那我们普通人能不能去观看“天眼”呢?答案是肯定的。
现如今,在“天眼”附近已经建成了世界级著名旅游景点——平塘天文小镇。在条件允许的情况下,感兴趣的小伙伴们有机会一定要去看看哦!
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宇宙浩瀚无垠,广阔无边。那些已知的,未知的星球与万象,千百年来一直吸引人们探索的目光!许多科学家、天文学家一直不断的探索着神秘的宇宙。
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