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

  • 习近平主持中俄蒙元首第七次会晤

  • 习近平会见蒙古国总统呼日勒苏赫

独家策划

推荐阅读
点击羽绒服胸前的按钮,2秒即可速热,实现四档温度调节……1日,在哈尔滨举行的第七届中国国际新材料产业博览会现场,一款造型时尚的智能温控羽绒服吸引不少观展者驻足围观。
2025-09-02 10:23
当地时间9月1日,世界知识产权组织发布最新报告显示,今年的全球创新指数(GII)集群研究将风险资本交易活动作为一项新指标。全球创新指数集群排行榜于2017年创设,通过三项核心指标,识别世界级创新活动在当地的集中程度。
2025-09-02 10:21
强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》昨起实施。为保障新国标在本市顺利推行,近日,市市场监管局组织召开在京销售电动自行车生产经营企业约谈指导会。为保障新国标平稳落地实施,本市市场监管部门将强化监督抽检,保障本市电动自行车产品质量安全。
2025-09-02 10:18
会空翻、格斗,能叠衣、调饮,善聊天、“思考”……前不久举行的2025世界机器人大会上,各类机器人本领“进化”、各显神通,展现了人工智能的巨大潜力。如今,从旅游出行的智能助手,到工厂培训的“最强大脑”,再到装备升级的有力支撑,人工智能扮演着越来越重要的角色。
2025-09-02 10:15
零碳园区的建设,对于推动我国经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。节能降碳,光靠“外套保温”不够,在园区地上、地下,还有“血液循环”系统来“保持恒温”。
2025-09-02 10:15
在这条新的赛道上,中国青年正在奋力奔跑。
2025-09-02 09:59
记者近日从国家发展改革委获悉,围绕《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),相关部门将制定出台一系列配套文件。具体来看,一方面将围绕《意见》提出的6大行动若干重点行业领域,分别制定“人工智能+”具体实施方案,进一步细化各行业目标任务、重点方向和工作举措。
2025-09-01 09:56
8月26日,国务院印发《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》。大力发展智能农机、农业无人机、农业机器人等智能装备,提高农业生产和加工工具的智能感知、决策、控制、作业等能力,强化农机农具平台化、智能化管理。
2025-09-01 09:55
生产车间里,抽气泵凹槽上蒸汽弥漫,极细的金属导体经过氯化液处理,三次涂漆后,再附上绝缘漆膜,最终制成直径仅0.012毫米的成品电磁线。 银西产业园甘肃康视达隐形眼镜有限公司的厂房内,智能化生产线高效运转,无人搬运车有序穿梭,整个流程高度自动化。
2025-09-01 09:53
江南大学是一所以轻工特色见长的“双一流”建设高校,发酵工程学科凭借深厚的学科积淀和前瞻性布局,成功跻身国家“A+”学科行列。学校与发酵行业龙头企业共建16个联合研究中心,聘请16名教授级高工和国家级科创人才担任工程技术导师,推动研究生深入产业一线。
2025-09-01 09:52
在山东省大学生创新大赛(2025)暨中国国际大学生创新大赛(2025)山东赛区比赛中,哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院参赛队共荣获10项金奖、1项银奖。 山东省特种焊接技术重点实验室是山东省焊接领域唯一的重点实验室,突出在特种环境、特种材料以及特种结构方面的焊接技术及装备制造研究。
2025-09-01 09:51
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
加载更多