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

  • 济滨高铁进入全线铺轨作业阶段

  • 浙江武义:春茶全面开采

独家策划

推荐阅读
“龙虾”智能体通过整合调用通信软件和大语言模型,在用户本地电脑自主执行文件管理、邮件收发、数据处理等复杂任务。”魏亮说,有关方面也会持续做好安全监测,如发现相关安全风险将及时预警,为用户安全使用提供必要的技术支持。
2026-03-11 09:36
作为人类的“第二大脑”,AI for Science正在全球范围内引发科研范式的深刻变革,也成为全国两会期间代表委员关注的话题。3月7日,在全国政协十四届四次会议第二次全体会议上,全国政协委员、中国科学院院士周志华发言建议,以人工智能引领科研范式变革。
2026-03-11 09:36
全国政协委员、中国科学院院士、南京大学副校长周志华在接受光明网记者采访。
2026-03-11 07:00
以医工交叉+成果转化为抓手,凭借硬核科创成果精准攻坚,同时高标准建设国家药监局监管科学创新基地,为产业发展提供标准与工具支撑。
2026-03-11 09:33
作者:余有成 张立华 吴 飞(分别系中国人工智能学会副秘书长;复旦大学智能机器人研究院常务副院长、特聘教授;我国的独特优势,在于探索出一条“软件定义算力、算法驱动效能、人工智能+赋能场景”的创新路径。
2026-03-11 09:32
具体而言,在种植与流通环节,中药农业面临良种普及率不高、生产种植分散、标准化程度偏低等现实问题。可制定国家统筹的野生资源抚育与替代技术攻关清单,利用大数据监测价格与供给波动,增强产业链供应链韧性。
2026-03-11 09:31
光明日报北京3月10日电 记者张晓华从中国航天科技集团获悉,目前中国探月工程四期正稳步推进,2026年将研制发射嫦娥七号探测器,首次奔赴月球南极,寻找水冰存在的证据。中国航天科技集团五院研究员孙泽洲表示,在行星探测方面,未来我国还将发射天问三号和天问四号。
2026-03-11 09:30
当前全球人工智能竞争日趋白热化,大模型手机助手成为智能终端领域的核心竞逐赛道。建议以技术协同创新为核心、以产学研深度融合为支撑、以包容审慎监管为保障,筑牢自身核心优势,抢抓大模型手机助手产业窗口期。
2026-03-10 09:57
近日,由蓝箭航天研制的220吨级液氧甲烷全流量补燃循环发动机“蓝焱”完成整机全系统长程试车,标志着我国在大推力高性能液体火箭发动机领域持续取得突破性进展。
2026-03-10 09:30
从空天地一体化网络到通信、感知与人工智能深度融合,6G被视为重塑全球数字信息基础设施格局的重要技术底座。
2026-03-10 09:29
我国目前农业科技进步贡献率已经超过64%,农作物良种覆盖率超过96%,农作物耕种收综合机械化率达到76.7%,“农业现代化建设迈上了一个新台阶”。
2026-03-10 09:27
全国两会期间,“养龙虾”的话题登上热搜。全国人大代表、中国工程院院士高文说:“现在大家急得不得了,生怕没有养上‘龙虾’。”
2026-03-10 09:26
从实验室的“青苹果”到产业端的“金苹果”,距离有多远?2026年全国两会期间,两位代表分享了他们的探索实践。
2026-03-09 09:46
加快科技自立自强,既是破解产业升级瓶颈的重要支撑,也是抢占未来产业新赛道、培育新质生产力的关键依托。
2026-03-09 09:45
在全国两会会场,记者见到了贵州省六盘水市水城区农业农村局农业综合开发中心主任杨恩兰代表,聊起了她来京前的“田间故事”。
2026-03-09 09:44
杨建成委员介绍,经过几十年发展,我国布局建造了一批重大科技基础设施。
2026-03-09 09:43
中国工程院院士,第十四届全国人大常委会委员、农业与农村委员会副主任委员唐华俊代表:为此,建议推动在农业法、乡村振兴促进法等相关法律法规中增设专章专节部署农业资源区划工作。
2026-03-09 09:27
粮食安全,是“国之大者”。3月5日提请十四届全国人大四次会议审查的“十五五”规划纲要草案提出“十五五”时期主要目标和重大任务,明确粮食综合生产能力达到1.45万亿斤左右。
2026-03-06 09:35
我国科技成果大量涌现,人形机器人大放异彩,开源大模型领跑全球,芯片攻关取得新突破,创新药迅猛发展。
2026-03-06 09:31
生态环境法典草案规定,国家根据需要在长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域建立协调机制,统筹指导、综合协调长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域的生态环境保护等工作。
2026-03-06 09:29
加载更多