点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间

来源:光明网2020-12-10 13:58

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  宇宙中的天体的性质可以用一些参数表示,比如距离、大小、光度等。这些参数可以构成一个假想的空间,称为参数空间。换一个角度看,这些天体对应于参数空间中的点。人类对宇宙的不断探索也就是在参数空间中不断开拓,探测更远、更暗的天体。

  对于天文观测而言,开拓参数空间的一个重要因素是望远镜的灵敏度。纵观天文学历史,望远镜的发展就是在追求越来越高的灵敏度。提高望远镜灵敏度的一个直接方法就是建造更大口径的望远镜。FAST就是在这样的背景下被设计、建造出来的。

观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间

图1. FAST部分科学目标的图片摘要(图源:The Innovation, 1(3), 100053)

  FAST的灵敏度是第二名的单口径射电望远镜,也就是Arecibo望远镜的2.5倍。(这个地方插播一下,我们对Arecibo的现状表示遗憾,虽然几乎没有希望,但我们还是怀着美好的愿望,期待它能恢复正常观测。它毕竟是射电望远镜的老大哥。)这个地方的2.5倍看起来没多少,但就积分时间而言,达到同样的观测效果,其他望远镜至少要花6倍的时间。所以,FAST的灵敏度帮助我们开拓了参数空间中新的疆域。我们不止一次发现,别的望远镜花几个小时才能探测到的脉冲星,FAST只需要几分钟;别的望远镜看不到的脉冲星,FAST能看到;别的望远镜测不准的偏振度,FAST能测准。

  FAST作为一台非全可动的射电望远镜,虽然天顶角范围比传统的全可动望远镜小了不少,但通常也足以对适当天顶角的源进行3到5小时的连续跟踪。为了达到同样的效果,其他望远镜可能需要连续跟踪几十个小时,而这通常是不可能的。所以FAST发现了一些其他望远镜错过的脉冲星,其中包括双星系统中的毫秒脉冲星M92A(图2)。

观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间

图2. M92A的示意图(A)和计时观测结果(B)。伴星对脉冲星的掩食造成了计时观测结果中的空缺。

  凭借灵敏度优势,FAST可以对一些已知脉冲星进行单脉冲观测,研究单个脉冲的变化,帮助了解脉冲星磁场中的物理过程。FAST也在已知脉冲星B1929+10中看到了星际闪烁的特征结构(图3)。

观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间

图2.脉冲星B1929+10二次谱中星际闪烁的特征弧形结构。

  更为激动人心的是,FAST在快速射电暴研究中取得了突破。首先,FAST在漂移扫描巡天中发现了一个快速射电暴FRB181123,其中的频率漂移和以往的同类快速射电暴有所不同。其次,FAST在对快速射电暴FRB180301的观测中发现了重复爆发,并且对其偏振进行了测量。观测发现了FRB180301有丰富的偏振状态(图4)。这是首次在快速射电暴中观测到偏振变化。这个结果支持了快速射电暴产生于致密天体磁层中物理过程的模型,否定了激波碰撞的模型。另外,FAST对产生了河内快速射电暴的磁星SGR 1935+2154进行了多次观测,没有探测到射电脉冲,这对磁星产生快速射电暴的机制给出了很强的限制。

观天者说 | 无线电揭示宇宙广大,FAST探索参数空间

图4. FRB180301的七个脉冲的偏振轮廓和动态谱。

  FAST凭借前所未有的灵敏度开启了其他望远镜难以探索的参数空间,借此在脉冲星和快速射电暴的研究中取得了重要成果。在谱线观测中,FAST也取得了一些初步成果。从FAST能探索的参数空间可以看出,目前很多方面的研究还受限于观测时长和数据积累的有限,成果也主要限于时域观测。未来,随着观测时间的增加和更多新思想的加入,参数空间会进一步扩大,FAST有望通过时域、频域和时频分析在快速射电暴、银河系中性氢和河外中性氢以及星际闪烁中取得更多重要成果。未来还可以开拓什么参数空间,还有待大家贡献智慧。谢谢大家的聆听!

  主讲人简介:钱磊,中科院国家天文台副研究员。2009年至今在中国天眼FAST工程工作。在大科学装置调试期间,负责FAST的观测规划和数据格式转换等工作,期间参与发现了一批脉冲星,包括FAST首颗脉冲星。2018年入选中国科学院青年创新促进会,2019年获“北京青年优秀科技论文”一等奖。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 巾帼共绘新时代

  • “世界市长对话·敦煌”活动外国嘉宾参访敦煌

独家策划

推荐阅读
十多位国内外医学“大咖”在接受“新华深读”栏目采访时表示:结节检出率升高,核心原因是检查设备精度的显著提升,让过去难以发现的微小结节“无所遁形”。随着医学影像技术的进步和体检普及度的提升,甲状腺、乳腺及肺结节的检出率呈上升趋势。
2025-10-13 10:26
现有将聚合物转化为金属或陶瓷的技术,往往会导致材料多孔、强度不足,而且部件会出现严重收缩,导致变形。这种3D打印工艺实现了从“制造零件”到“生长功能”的跨越,有望为航空航天、生物医疗、机器人等领域带来新的变革。
2025-10-13 10:24
一个国际科研团队在9日出版的《天体物理学杂志》上发表研究称,他们首次拍摄到两个黑洞相互环绕运行的无线电影像。由芬兰图尔库大学天文学家领衔的研究团队,瞄准一个异常明亮的星系核心中心区域名为OJ287的类星体,成功拍摄到其中两个黑洞相互绕行的珍贵画面。
2025-10-13 10:23
作为深远海风电产业链的“链主”企业,运达能源科技集团股份有限公司(以下简称“运达能源科技集团”)见证并引领了中国风电从无到有、从弱到强的全过程。2024年,中国风电新增装机容量达79.8GW,占全球新增装机总量的68.2%,这意味着,全球每新增3台风机,就有近2台落地中国。
2025-10-13 10:22
10月14日,一场赏心悦目的木星伴月将在凌晨上演,为初秋天宇增添一抹诗意。木星是一颗气态行星,也是太阳系中个头最大的行星,虽然距离地球比较远,但由于个头大,从地球上看起来非常明亮。
2025-10-13 10:19
团队进一步提出了跨平台系统设计方法论,包含二维-CMOS电路协同设计、二维-CMOS跨平台接口设计等,并将这一系统集成框架命名为“长缨(CY-01)”架构。据了解,团队下一步计划建立实验基地,与相关机构合作,建立自主主导的工程化项目,并计划用3至5年时间将项目集成到兆量级水平。
2025-10-13 10:18
日前,位于浙江杭州的国家重大科技基础设施——超重力离心模拟与实验装置的核心设备正式启用。
2025-10-11 09:44
近日,中国科学院广州地球化学研究所与国际合作团队在国际学术期刊《自然·地球科学》发表论文指出,海洋硫酸盐浓度的变化能够改变甲烷的消耗方式。
2025-10-11 09:43
著名科幻作家刘慈欣在小说《诗云》中曾描写过“微型白洞”,让很多人浮想联翩。有趣的是,白洞和黑洞在数学上是同一个“解”——它们的质量、角动量、电荷都相同,唯一的区别是时间反了过来。
2025-10-11 09:40
“金钉子”是定义和区别全球不同年代所形成的地层的“锚点”,用来划分全球地质年代界线。
2025-10-11 09:38
植物生长不仅依赖阳光雨露,更与土壤中“看不见的世界”密不可分——这里生活着大量微生物,它们附着在根系上,帮助植物吸收养分、抵抗逆境。
2025-10-11 09:32
5年来,坚持把创新摆在国家发展全局的突出位置,我国科技事业取得历史性成就、发生历史性变革,国家综合创新能力排名由2020年的第14位提升至2024年的第10位。
2025-10-10 10:16
在人工智能(AI)与神经科学的强强联合下,美国加州大学旧金山分校与艾伦研究所团队联合开发出一种名为CellTransformer的AI模型,助力绘制出目前最精细的小鼠脑图,共包含1300个脑区及亚区。
2025-10-10 10:13
美国麻省理工学院研究团队结合模拟计算与机器学习,研制出一种新型3D打印铝合金,不仅耐高温,强度更是传统铸造铝合金的5倍,且比未经机器学习辅助设计的合金强度高出50%。
2025-10-10 10:10
连日来,北方气温骤降,不少秋冬季独有的养生方式和健康说法随之而来,有些操作或说法听起来科学健康,但权威专家表示,如果开展不当反而会带来健康风险。
2025-10-10 10:07
国家粮食和物资储备局8日印发通知,对有效应对部分地区连阴雨天气影响、进一步做好秋粮产后服务和收购工作作出安排部署。
2025-10-10 09:55
甲烷的“寿命”与浓度变化的规律性,指向一个结论:火星上必然存在持续产甲烷的源头,且其“产量”会随季节变化。蛇纹石化反应虽能解释甲烷的持续存在,却无法说明其浓度的季节性动态变化,难以单独作为火星甲烷的主要来源。
2025-10-09 10:18
国庆假期,中国科技馆推出“双节共欢聚,科技乐翻天”系列主题科普活动、华夏科技学堂国庆特别活动、特效影院VR大空间沉浸体验、人工智能互动应用,与新开放的海洋展厅一起,为观众打造一场科普盛宴。
2025-10-09 10:17
对采集的891份浮选样品进行分析与鉴定,共获得约3.2万粒炭化植物遗存,发现的农作物种类有粟、黍、水稻、大豆与小豆。研究团队对东亚地区140余处考古遗址出土的小豆遗存进行比较,发现黄河流域、日本与韩国的小豆在不同阶段表现出差异明显的演化轨迹。
2025-10-09 10:16
”  一次和邻村牧民闲聊时,王海强得知有人靠卖草捆赚钱,心思顿时活络起来。据统计,今年科右前旗像王海强、宝音这样以卖草为主的牧民有150余户,草产品销售总额预计突破2000万元。
2025-10-09 10:15
加载更多