中國天眼取得一批重要科研成果 為科學成果產出提供重要支撐

2022-01-06 11:05:05

位于貴州的那口大鍋最近又燉出了不少好菜。

1月5日,中科院召開中國天眼(FAST)運行情況和科學成果新聞發布會,介紹FAST高質量運行情況,并發布依托FAST在中性氫譜線測量星際磁場、快速射電暴、脈沖星等領域取得的一批重要科研成果。

正如中科院副院長、黨組成員,中科院院士周琪所言,這一系列工作和成果表明,FAST已經成為中低頻射電天文領域的觀天利器,已經進入到“多出成果”“出好成果”的新階段。

高質量運行為科學成果產出提供重要支撐

FAST從提出構想到通過國家驗收花費了26年的時間,近百名科研工作者前赴后繼投入到這個項目中。FAST的全新設計理念開創了建造巨型望遠鏡的新模式,多年來,工程團隊開展了一系列的技術攻關,克服了力學、測量、控制、材料、大尺度結構等領域諸多技術難題,實現了多項自主創新。

2020年1月11日通過國家驗收以來,FAST運行效率和質量不斷提高,年觀測時長超過5300小時,已遠超國際同行預期的工作效率,為FAST科學產出起到重要支撐作用。

為做好FAST的開放運行和科學研究工作,中科院在第一時間成立了FAST科學委員會、時間分配委員會和用戶委員會,統籌規劃科學方向、遴選重大項目、制定數據開放政策以及分配觀測時間等。

2020年2月,FAST科學委員會遴選出5個優先和重大項目作為近年來FAST望遠鏡主要的科學研究方向。“約200名科學家開始使用并處理FAST的科學數據,開展大團隊集中攻關,取得了一系列重要成果,充分發揮了FAST科學效能,促進重大科學成果產出。”FAST運行和發展中心常務副主任、總工程師姜鵬說。

2021年3月31日,FAST正式向全球天文學家開放,實現了“各國天文學家攜手探索浩瀚宇宙,共創人類美好未來”的美好愿景。

“FAST向全球天文學家征集觀測申請,彰顯了中國科學家與國際科學界攜手合作的理念。”姜鵬說,此次征集收到來自不同國家共7216小時的觀測申請,最終14個國家(不含中國)的27份國際項目獲得批準,并于2021年8月啟動科學觀測。

美國伊利諾伊大學教授理查德·克魯切爾曾經訪問過FAST,他對FAST的印象非常深刻。“它是迄今為止世界上最大、最強的單天線射電望遠鏡,具有產生突破性科學的潛力。”理查德·克魯切爾說。

2021年,依托FAST取得的科學成果“一籮筐”

2021年,依托FAST,天文學家又取得了一批重要科研成果。

中性氫是氫原子,也是宇宙中豐度最高的元素,廣泛存在于宇宙的不同時期,是不同尺度物質分布的最佳示蹤物之一。

中科院國家天文臺等單位的研究人員采用原創的中性氫窄線自吸收方法,利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果。研究人員發現,星際介質從冷中性氣體到原恒星核具有連貫性的磁場結構,異于標準模型預測。相關研究成果1月6日以封面文章形式在線發表于《自然》雜志。

“這一成果為解決恒星形成三大經典問題之一的‘磁通量問題’提供了重要的觀測證據。”中國科學院國家天文臺研究員、FAST首席科學家李菂說。

快速射電暴(FRB)是一種持續約千分之一秒的神秘宇宙射電信號,是天文學最新熱點。國家天文臺研究人員利用FAST對快速射電暴FRB121102進行觀測,在約50天內探測到1652次爆發事件,獲得迄今最大的快速射電暴爆發事件樣本,超過此前本領域所有文章發表的爆發事件總量,首次揭示了快速射電暴爆發率的完整能譜及其雙峰結構。相關研究成果2021年10月14日發表于《自然》雜志。

同時,國家天文臺副研究員王培介紹,FAST多科學目標巡天已經發現至少6例新快速射電暴,正在為揭示這一宇宙中神秘現象的機制、推進這一天文學全新的領域作出獨特的貢獻。

截至目前,FAST共發現約500顆脈沖星,成為自其運行以來世界上發現脈沖星效率最高的設備。

國家天文臺研究員韓金林領導的FAST重大優先項目“銀道面脈沖星快照巡天”在不到兩年時間,累計觀測了約620個機時,完成了計劃搜尋天區的8%,截至目前該項目新發現279顆脈沖星,其中65個為毫秒脈沖星,在雙星系統中的有22顆。相關研究成果2021年5月發表于《天文和天體物理學研究》。

對此,國家天文臺臺長常進院士表示,基于超高靈敏度的優勢,FAST未來將在快速射電暴起源與物理機制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時與低頻引力波探測等方向產出更多深化人類對宇宙認知的科學成果。

(記者 陸成寬)

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