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神奇如炬的天眼:揭开其神秘面纱

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:另一道值得期待的“主菜”是“观测脉冲星”。借助这只巨大的“天眼”,天文学家们可以窥探星际信息,观测暗物质,测定黑洞质量,“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号。从2016年9月25日起,“天眼”方圆5千米就成为了“无线电静默区”。按照国家的规划,“天眼”将和我国其他5座射电望远镜组成“天眼群”,并主导国际射电领域的低频测量网,这样才能更好地获取天体超精细结构。

神奇如炬的天眼:揭开其神秘面纱

“大锅”里的天文之窗

进入网络时代后,网友们的想象力与日俱增,经常能想出一些让人捧腹的段子,而且角度新奇,让人惊叹,这不,连咱们国家最新的科技成果都被编成了段子。

贵州的山区中,有一台名为FAST的世界最大的单口径射电望远镜,这台500米口径的球面射电望远镜乍一看就特别像农村传统的炊具—大锅,因此甫一公布,就引起了网友的热议。后来,《中国国家天文》杂志的官方微博发布了一张照片彻底“坐实”了人们对于这口“大锅”的“误解”,因为一位来参观的小朋友真的带了一把油菜,还要往“大锅”的模型里扔,微博配发的文字也特别有趣:“他们真的带菜来了!”

这段微博马上引来了网友的热议,评论更是异彩纷呈:“一把青菜不够分啊,关键没硬菜!”“建议他们下次带些肉来!”“带油没?带盐没?带锅铲子没?”还掀起了网友们用Photoshop软件争相把食材PS到天文望远镜里的热潮。

最让人吃惊的是,中国科学院的官方微博“中科院之声”都出来科普了,也用了“大锅”的比喻:FAST这口“大锅”,“锅边”是一圈直径约500米、高5.5米、宽11米的环梁,由50个承台支撑。考虑到热胀冷缩,设计者巧妙地让支座实现滑移。“锅面”较为特殊,先要“编织”由6670根主索组成的网,再将4450块边长在10.4—12.4米、重在427—482.5公斤、厚约1.3毫米的铝制反射面单元,依次安装在索网上面。纵横交错的索网可以实现对反射面板的调姿,最终形成300米口径的瞬时抛物面。“锅底”更为有趣,馈源舱停靠平台位于主动反射面中心底部,重约30吨的馈源舱则均匀分布在“锅”周围的6个支撑塔下,悬在距地面80米处。在FAST提出的“科学目标菜单”上,排在首位的是“巡视宇宙的中性氢”。中性氢是指宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子,观测中性氢信号,能够获知星系之间互动的细节,还能推算宇宙发育的蛛丝马迹。另一道值得期待的“主菜”是“观测脉冲星”。脉冲星是大质量恒星演化的最终产物,目前已观测到的约2000颗脉冲星均在银河系内,FAST将对准银河系外。而随着“锅”的主体完工,科学家们将边调试、边收集“食材”。面对纷纭世界,他们还需过滤“杂质”,潜心运维,方能烹出一锅荟萃。

中科院、网友们,还有这个伟大的天文望远镜都实在是太有爱了,给他们点赞!

世界最大单口径射电望远镜

500米口径球面射电望远镜,英文缩写为FAST,是当今世界在建的最大射电望远镜,位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中,是借助天然形成的圆形熔岩坑加以改造的结果。

FAST被誉为“中国天眼”,由中国科学院国家天文台主导建设,是具有我国自主知识产权的,世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

那么什么是射电望远镜呢?宇宙当中的各种天体除了能发出光线之外,还能发出无线电波,这些无线电波能够穿透一些光无法穿透的地方,如星云,这样人们只要接收到无线电波,就能判断在地球上看不到其光芒的天体的存在。这种接收星体无线电波的望远镜就是射电望远镜。

听起来好像射电望远镜及其相关的射电天文学,离我们的生活非常遥远,其实不然,我们每天都在使用的Wi-Fi,就是以天文学家在研究射电现象时产生的副产品—WLAN技术的基础上发展而来的。(www.xing528.com)

FAST的面积有约30个足球场大,而且具有高灵敏度,FAST与号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜相比,灵敏度提高了约10倍;与被评为人类20世纪十大工程之首的美国Arecibo300米望远镜相比,综合性能提高了近10倍。在未来20到30年里,FAST都将保持世界一流设备的地位。

借助这只巨大的“天眼”,天文学家们可以窥探星际信息,观测暗物质,测定黑洞质量,“天眼”能够接收到137亿光年以外的电磁信号。从2016年9月25日起,“天眼”方圆5千米就成为了“无线电静默区”。这个庞然大物开始睁开“慧眼”,专注捕捉来自宇宙深处的信号。

那么,FAST执行哪些重要的任务呢?第一就是寻找脉冲星,脉冲星也就是快速自转的中子星,它可以发射具有严格周期性的脉冲信号,这种信号来源非常稳定,找到以后就可以应用于深空探测、星际旅行,能够起到导航的作用。因为当人造飞船远离地球后,茫茫宇宙浩瀚无边,无法用地球上的方式进行导航,这个时候,就需要脉冲星的信号来指引,因为每一颗脉冲星的信号都有所不同,只要辨别出特定的脉冲星信号,就可以在宇宙中找准方向。

“天眼”不但能识别脉冲星的信号,以后中国再向其他星球发射飞船,飞船在航行过程中也会不断发出人造脉冲信号,“天眼”收到信号后,就会知道这些飞船是否在正确的行进路线上。

此外,“天眼”的另一项重要任务就是寻找搜集宇宙中的中性氢,这对探索宇宙的起源和演化有着重要意义。

“天眼”还只是开端

今天的天文研究领域从来不讲究单打独斗,而是追求立体化作战,只有500米口径的球面射电望远镜对于天文学的长远发展的要求来说,还差得远。从某一点来看宇宙,视野终究有限,望远镜要形成阵列才能发挥最大的威力。

按照国家的规划,“天眼”将和我国其他5座射电望远镜组成“天眼群”,并主导国际射电领域的低频测量网,这样才能更好地获取天体超精细结构。

在未来5到10年里,“天眼”等项目只是我国大望远镜建设浪潮的第一波。具有世界领先水平的12米光学红外望远镜的建设已经提上日程,建成后将为暗能量本质、引力波源光学认证和研究、太阳系外类地行星探测、超大质量黑洞、第一代恒星等前沿科学问题研究提供在当今世界最为优秀的观测平台。

此外,我们国家还准备建设紫外望远镜和X射线望远镜,并在2017年6月15日,成功发射了硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”,自此中国拥有了自己的太空天文望远镜。在未来,我们将会拥有完整的天文望远镜集群,为中国人打开探索宇宙新天地、掌握前沿科学最新技术的大门。

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