脉冲星 “中国天眼”找到55颗新脉冲星 有望绘早期宇宙图景

快速望远镜:将中国的目光转向宇宙最深处

虽然远在贵州省黔南州平塘县的大山深处，但被称为“五百米口径球面射电望远镜”的500米口径球面射电望远镜一直备受关注。

“近期，我们与天马望远镜团队合作，首次成功实现联合观测，标志着FAST具备了联合组网观测的能力。”中国科学院国家天文台FAST总工程师、研究员姜鹏在接受《科技日报》记者专访时表示。

天马望远镜是中国最大的全移动射电望远镜。在姜鹏看来，两台望远镜成功联合观测意义重大，有望进一步提高我国VLBI网络的灵敏度水平，帮助科学家开展高灵敏度、高分辨率的射电天文观测。目前，FAST工程团队仍在紧张开展相关调试工作，为即将到来的国家验收做准备。FAST自成立以来取得了哪些进展？未来科学家有望在哪些领域取得突破？记者采访了相关专家。

实现“零突破”，发现55颗新脉冲星

2016年9月，FAST在贵州完成。从一个想法到最终完成，FAST凝聚了几代天文学家的心血和梦想。随着它的到来，中国望远镜在寻找新脉冲星的旅程中实现了“零突破”。

FAST建成后，进入试运行和调试阶段。处于调试阶段的FAST不负众望，在一年左右的时间里有了新的发现。2017年10月，中国科学院国家天文台在北京召开新闻发布会，曝光了FAST的首张成绩单。

中国科学院国家天文台研究员李毅在发布会上介绍，FAST调试进度超出预期，探测到数十颗优质脉冲星候选星，其中2颗通过国际认证。第一颗获得认证的新脉冲星是中国望远镜发现的第一颗新脉冲星。

观测对于天文学研究的重要性不言而喻。北京师范大学天文学教授何向涛曾写道:“包括我自己在内的一批中国年轻人，出国去了解什么是现代天文学。特别是，我明白天文学的真正意义在于观察。”

“没有一流的观测设备和第一手观测数据，相关实验和理论研究很难产生大的影响。”长期从事脉冲星相关研究的北京大学物理学院天文学教授徐仁新说。

现在，观察数据不再是一个令人担忧的问题。自从发现第一颗新脉冲星以来，FAST在脉冲星发现方面取得了更多的成就。根据中国科学院国家天文台官方数据，截至目前，FAST已探测到80颗优质脉冲星候选星，其中55颗已确认为新发现脉冲星。

几项指标超出预期，创造了最敏感的“眼睛”

根据计划，FAST项目将于今年3月获得国家验收，涉及工艺、设备、档案等五大项目。通过验收后，FAST将正式对外开放，为有需要的科学家提供服务。

国际著名的大型射电望远镜建成后，往往需要几年，甚至更长的时间，才能以最佳状态进入应用阶段。

“这就像一个新开发的家电。R&D人员还应对其性能指标进行测试，并根据测试结果进行调整，以确保其符合设计中提出的要求，能够为用户提供高质量的服务。”徐仁新举了一个例子。

作为世界上最大的单口径射电望远镜，FAST的调试无疑是前所未有的极具挑战性。新的工作模式使得FAST具有较大的接收面积，同时也具有其他望远镜无法比拟的灵敏度优势。

据姜鹏介绍，FAST只需要2000多个执行机构进行协调控制，电缆网将所有执行机构连接成一个整体，可以说是“拉全身”。

重达30吨的饲料舱悬挂在空中。如何保证整个系统的安全是江鹏的当务之急。此外，FAST所有子系统的功能集成也是一个系统工程。FAST由几十个单元联合开发，每个单元主要负责调试本地系统，最后由FAST团队完成集成。

江鹏介绍，FAST团队花了半年时间仔细检查控制系统的代码，进行了必要的修改和完善，整理了不同数据通信协议的数据接口，最终提前完成了望远镜的功能调试任务。

令江鹏欣喜的是，经过两年多的紧张调试，FAST多项性能指标超出预期，灵敏度、系统噪声、指向精度等关键技术指标均达到国家验收标准。可以说调试好的FAST是世界上最灵敏的射电望远镜，可以帮助人类了解遥远更早的宇宙。

即将到来的正式开幕有望描绘早期宇宙

随着FAST正式开放日期的临近，FAST团队正在收集包括徐仁新在内的科学家的申请要求。每个人都期待FAST会带来更多突破性的科学发现。

搜索和监测射电脉冲星是FAST的核心科学目标。银河系中有大量的脉冲星，但由于信号微弱，很容易被人工电磁信号淹没，到目前为止只观测到少量。极高灵敏度的FAST望远镜是发现脉冲星的理想装置。

恒星演化和超新星爆发产生的脉冲星是以发射周期性脉冲信号命名的。脉冲星的本质是中子星，具有地面实验室无法实现的极端物理性质，是理想的天体物理实验室。

研究脉冲星有望获得许多重要物理问题的答案。比如徐仁新，可以加深我们对自然界重力和力的基本相互作用的理解，脉冲星也是探测宇宙中极低频引力波的工具。

它也是脉冲星，也有“好坏”之分。徐仁新解释，所谓“好”脉冲星，是指计时精准的毫秒脉冲星。想要通过脉冲星计时阵列探测引力波，就需要找到计时精度高的毫秒脉冲星，这是FAST的关键目标。

此外，科学家们还期望通过强大的FAST观测到一些罕见的脉冲星“宝藏”，比如双星系统中的脉冲星。单颗脉冲星的质量很难测量，但在双星系统中，可以通过轨道等信息测量其质量。

“目前已经观测到脉冲星的最大质量约为太阳质量的两倍，这足以排除脉冲星的许多内部结构模型。但如果能通过FAST找到更高质量的脉冲星，无疑是一个颠覆性的发现，将修正脉冲星结构模型，加深人们对极致密物质状态的认识。”徐仁心期待着。

　　不只是寻找脉冲星，FAST还将探寻早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的辐射。徐仁新介绍，中性氢云团是宇宙中未被引力塌缩成恒星的氢原子气体，通过观测中性氢辐射，能获知星系之间互动的细节，还可能发现早期宇宙中刚刚形成的氢原子的分布状态，帮助科学家更精确地描绘出早期宇宙的图景。