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fast望远镜对人类有什么意义(FAST再传好消息!系列重要科学成果对外公布)

时间:2022-08-25 23:54:09     人气:668     来源:www.zhongshaninfo.com     作者:爱发信息
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新华网北京1月6日电(记者 王莹)记者从中国科学院国家天文台获悉,中国天眼FAST自2020年1月11日通过国家验收以来高质量开放运行,2021年,依托FAST国家天文台在中性氢谱线测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等国际天文前沿领域取得新的重要科学成果。


2021年12月19日拍摄的“中国天眼”全景(维护保养期间摄,无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄

FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏介绍,2021年3月31日,FAST正式向全球开放共享,向全球天文学家征集观测申请。征集收到来自不同国家共7216小时的观测

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申请,最终14个国家(不含中国)的27份国际项目获得批准,并于2021年8月启动科学观测。

“FAST运行效率和质量不断提高,年观测时长超过5300小时,已远超国际同行预期的工作效率,为FAST科学产出起到重要支撑作用。”据姜鹏介绍,FAST成为自其运行以来世界上发现脉冲星效率最高的设备。2021年,依托FAST又取得了一批重要科研成果,其中就包括挑战经典恒星形成图景的FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展。


1月5日,在中科院国家天文台举行的新闻发布会上,FAST运行和发展中心首席科学家李菂介绍FAST在中性氢领域的最新重大成果。新华社记者 金立旺 摄

发布会上,FAST运行和发展中心首席科学家李菂介绍,磁场在恒星、行星和生命的产生中发挥着重要作用,过程复杂,因此“磁通量问题”是恒星形成中经典三大难题之一,分子云的星际磁场强度测量是全球天文界的共性挑战。

据介绍,中性氢是宇宙中丰度最高的元素,广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。FAST望远镜是探测暗弱中性氢源的利器。李菂团队发展并命名了原创的中性氢窄线自吸收(HINSA)方法。依托FAST望远镜无与伦比的灵敏度及优良的光路设计,首次实现了HINSA塞曼效应的探测,获得了强度为3.8±0.3微高斯的高置信度星际磁场测量,这是利用原子辐射手段探测分子云磁场的从0到1的突破。

“FAST探测到的磁场强度只有地球磁场的十万分之一,比恒

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星形成标准模型预测的磁场强度弱至少3~4倍。FAST的结果揭示分子云在致密云核阶段即可超前达成磁超临界状态,可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制使得恒星形成提前发生。此成果有望将中性氢窄线自吸收方法拓展成为星际磁场测量的重要系统性探针。”李菂告诉记者。

此次研究团队采用原创的中性氢窄线自吸收方法,利用FAST首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。发现星际介质从冷中性气体到原恒星核具有连贯性的磁场结构,异于标准模型预测,为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。该成果论文于北京时间2022年1月6日在国际学术期刊《自然》杂志以封面文章形式正式发表。


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2021年12月19日拍摄的夕阳中的“中国天眼”全景(维护保养期间摄,无人机照片)。新华社记者 欧东衢 摄

快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮射电爆发现象,起源未知,是天文学最新热点。发布会上,国家天文台副研究员王培介绍,目前已有数百例FRB被探测到,其中仅少数呈现出重复爆发的现象。FRB121102是人类所知的第一个重复暴,在2017年成为首个被精确定位、能够确认其宿主星系的FRB。

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研究团队利用FAST对快速射电暴FRB121102进行观测,在约50天内探测到1652次爆发事件,获得迄今最大的快速射电暴爆发事件样本,超过此前本领域所有文章发表的爆发事件总量,首次揭示了快速射电暴爆发率的完整能谱及其双峰结构,成果论文于2021年10月14日在国际学术期刊《自然》杂志发表。

据王培介绍,FAST多科学目标巡天已经发现至少6例新FRB,正在为揭示这一宇宙中神秘现象的机制、推进这一天文学全新的领域做出独特的贡献。


1月5日,在中科院国家天文台举行的新闻发布会上,国家天文台

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金林在介绍FAST在脉冲星搜寻方面的重要进展。新华社记者 金立旺 摄

脉冲星是大质量恒星死亡后的“遗骸”,一颗方糖大小的体积就有上亿吨的质量,脉冲星能够发射出高度周期性的脉冲,周期在1.4毫秒到23秒之间。被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星,可以与地球上最好的原子钟相媲美。发现脉冲星是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。

发布会上,国家天文台研究员韩金林介绍,FAST配备19波束L波段接收机,是世界上最强大的脉冲星搜寻利器。研究团队不仅从银河的星辰大海中探测到原先已知的550颗脉冲星,还新发现了279颗脉冲星,其中65个为毫秒脉冲星,在双星系统中的有22颗。相关论文于2021年5月在国内学术期刊《天文和天体物理学研究》发表。


2021年12月17日,工作人员对“中国天眼”的馈源舱进行维护保养。新华社记者 欧东衢 摄

记者了解到,基于FAST灵敏度国际领先的优势,将FAST与高能波段的重要空间天文设施费米伽马射线天文台大视场望远镜(Fermi-LAT)相结合进行天地一体化协同和后随观测,具有产生重大科学突破的潜力。

国家天文台李菂、王培领导的国际合作团队发现了多颗脉冲星,并开展了多波段观测分析。相关成果于2021年12月在国内学术期刊《中国科学》上发表。“多波段合作观测不仅开启了FAST脉冲星搜索新方向,而且打开了研究脉冲星电磁辐射机制的新途径,为研究中子星星族演化和探测引力波提供更多样本

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。”李菂表示。


1月5日,在中科院国家天文台举行的新闻发布会上,武向平院士在介绍FAST后续科学研究计划。新华社记者 金立旺 摄

对于FAST后续研究计划,中科院院士、国家天文台研究员武向平表示,基于超高灵敏度的明显优势,FAST已成为中低频射电天文领域的观天利器,未来将在快速射电暴起源与物理机制、中性氢宇宙研究、脉冲星搜寻与物理研究、脉冲星测时与低频引力波探测等方向产出深化人类对宇宙认知的科学成果。

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  • 位于贵州平塘县的500米口径球面射电望远镜,英文简称“FAST”,它是目前世界上在建的最大口径射电望远镜,也被称为中国的“天眼”。目前,该射电望远镜的

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    建设已经接近尾声,两台集装箱数据中心和临时控制室也于近期建设完毕,这都为下一步该望远镜的调试工作做好了准备。



    在500米口径球面望远镜施工现场,记者看到,总共4450块反射面面板的安装,已经完成4443块,仅剩的几块面板也将在近日完成安装工作。除此以外,两台集装箱数据中心也于近日安装完成。

    两台集装箱数据中心外表看似简单,内部却十分精密。从数字终端采集的数据会直接通过光纤,进入到集装箱数据中心内,在这里会进行一定的计算和处理后进行存储。


    中科院国家天文台副研究员 岳友岭:它的数据处理能力,简单估计的话,相当于50到100台家用电脑。它的存储容量是1.6PB,也接近相当于1000倍左右的家用电脑容量。

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    集装箱数据中心不仅拥有强大的计算处理和存储能力,在建造时,工作人员也考虑到了它

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    自身对望远镜观测的干扰性,因此这两套系统的集装箱外壳也具备屏蔽能力。

    中科院国家天文台副研究员 岳友岭:里面的服务器和存储,都是一些计算机设备。所以它会对我们的望远镜造成干扰,做一个屏蔽之后,相当于把干扰限制在集装箱内部,它里面任何的信号都出不来,所以我们望远镜就不会被它干扰。

    专家称,这两套数据中心的存储空间可以满足未来一年左右,望远镜所观测的科学数据的存储量。未来在观测楼建成后,数据中心也将搬移到那里,继续为科学观测数据存储服务。

    除了集装箱数据中心以外,初步建成的临时控制室也即将投入使用,未来在望远镜的调试阶段,FAST的每一个动作都将由这里发出指令,而望远镜监测到的信息也会首先返回到控制室,因此它就相当于FAST望远镜的大脑一样重要。

    数字解读世界最大球面射电望远镜

    通过一组数字,来更加直观地了解FAST这个“观天巨眼”。

    500米和138米:

    FAST的口径达到500米,是目前世界在建口径最大的球面射电望远镜,从顶部圆心到底部圆心的垂直距离达138米,相当于50多层楼高。

    1600米和5600吨:

    整个钢结构圈梁长度达到1600米,消耗钢材5600吨,总工程量相当于1/4个鸟巢。

    9000根和1600吨:

    FAST反射面索网结构由近9000根高精度、高强度钢索连接而成,在半空中形成一张重达1600吨的钢质索网。

    4450块和30个:

    FAST的反射面,是由4450块边长达10到12米的三角形主动反射单元拼装在索网上形成,球形反射面的面积相当于30个足球场大小。

    168米和30吨:

    FAST在山崖上修建了六座馈源支撑塔,最高达168米,通过钢索悬吊的方式,支撑控制重达30吨的馈源舱。

    20多年和2.5倍:

    FAST项目从1995年开始酝酿选址至今,花了20多年时间。建成后,FAST的探测灵敏度要比目前世界最先进的美国阿雷西博望远镜高近2.5倍,将人类的视野拓展更深更远。

  • (作者:李青,原创作品,转载请注明出自知识就是力量微信公众号。)


    (世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜)

    日前,世界上最大的射电望远镜—中科院国家天文台500米口径球面射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县正式启用。有着“超级天眼”之称的FAST将广泛应用于导航、定位、航天、深空探测等领域。

    此外,FAST还可将中性氢观测延伸至宇宙边缘,重现宇宙早期图像;能用一年时间发现数千颗脉冲星

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    ,建立

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    脉冲星计时阵,参与未来脉

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    冲星自主导航和引力波探测;并进行高分辨率微波巡视,检测微弱空间信号,参与搜寻地外文明。

    FAST远看就像一口巨大的“锅盖”一样,扣在黔南州的喀斯特洼坑中。据了解,选址喀斯特地貌是因为那里有很多“天坑”,刚好适合“锅”状望远镜。山区人烟稀少,不受射频信号的影响,也形成了天然的反射面,屏蔽了众多信号的干扰。

    fast望远镜

    新媒体编辑:胡小雨

    原文编辑:王茜

    本文系原创作品,商业合作及转载请联系jiangq@cast.org.cn 投稿请联系 zhaocui@cast.org.cn

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