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FAST再传好消息!系列重要科学成果对外公布

2022年01月11日 16:38:54 来源:新华网 作者: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。

  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。

  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,国家天文台韩金林在介绍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。”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。

[编辑: 陈嘉宜]
(本文来源:新华网)
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