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专访FAST工程副总工程师李菂:脉冲星是这样国际验证的

发布:opticseditor    |    2017-10-12 17:27    阅读:177
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竣工调试仅一年,隐藏在贵州山坳间宛若一口银白色大锅的FAST就发现了六颗脉冲星。


这些脉冲星目前已获得国际同行的确认。

10月11日上午,中国科学院国家天文台射电天文研究部首席科学家、FAST工程副总工程师李菂向澎湃新闻(www.thepaper.cn)介绍,这次国际验证是通过澳大利亚的一个望远镜进行的:“我们在北半球,他们在南半球。如果双方都观测到了,那么,基本可以排除这些信号来自某种固定的人造干扰,或者是某种不容易被理解的信号。”

500米口径球面射电望远镜FAST被誉为“中国天眼”。这个世界上最大最灵敏的射电望远镜还有着更宏大的目标,其中之一就是为人类率先找到银河系外的射电脉冲星。此前,人们找到的2700多颗脉冲星都位于银河系。

李菂告诉澎湃新闻,通俗地说,FAST像是一个收音机,其天线的灵敏度极高,可以收听到来自宇宙深处的心跳——脉冲星带着哨声的电磁波。FAST提供了一个机会,让中国射电天文研究从追赶国际同行,变为超越。“这一过程还没有完成,但已经开始了”。

对话李菂

澎湃新闻:为什么FAST有望率先找到银河系外的脉冲星?

李菂:FAST反射面的口径很大,所以的它的灵敏度很高。FAST最基本的工作原理是,利用抛物面,把来自宇宙深处的星际光,聚焦成一个点。口径越大,收光能力越强,也就是增益越大,放大倍数越大。

广义地说,FAST像是一个收音机,用巨大的天线,来收听来自宇宙深处的声音。很多反射单元构成的抛物面(FAST抛物面25万平方米,相当于30个足球场),就是FAST的天线。但我们用的收音机的天线是一个杆,能感应四面八方的电磁波,却不能聚焦。FAST的天线能够聚焦,更像是家用卫星电视的天线。

澎湃新闻:中国的射电望远镜此前发现过脉冲星吗?

李菂:中国有很多个射电望远镜,做了大量的基础研究工作,但它们的口径都不够大,没有发现过脉冲星。FAST是目前世界上最大的单口径射电望远镜,它提供了一个机会,让中国射电天文研究从追赶国际同行,变为超越。这一过程还没有完成,但已经开始了。

澎湃新闻:脉冲星有很多种吗?为什么它可以发出脉冲?

李菂:脉冲星可以分为很多类,比如X射线脉冲星、γ射线脉冲星,它们也有射电脉冲,大部分都是中子星。

脉冲星辐射的能量来自它旋转的动能,其动能转换成了光能。

所有的物体都有电磁辐射。一个东西只要有温度,就有黑体辐射。黑体辐射就是光,光就是电磁波。

澎湃新闻:怎么确定这个信号来自这个脉冲星,而非来自其他天体?

李菂:脉冲星发出的这些射电信号有很多独特的特征。

首先,这些信号有一个严格的周期性;其次,它有一个色散。星际空间不是完全的真空,其中还有电子,所以,电磁波经过星际空间时,会发生散射。散射的结果是,高频的信号会先到达地球,低频的信号会后到。因为光速只有在真空里才是恒定的,有介质后,会有折射率。光就是电磁波。你可以想象到,你听到的那些电磁波信号,带着哨声。其哨声频率的变化,可以用来估算这颗天体与地球的距离。

还有一个很重要的特征是,从天上来的信号,如果是从宇宙中的同一个地方发出来的,那么,它每天发过来的时间是不一样的。因为地球有自转,还有公转(绕着太阳公转)。这跟来自地球表面的信号不同。

澎湃新闻:怎么对这些脉冲星进行国际验证呢?

李菂:除了FAST,国际上还有很多其他大的射电望远镜:50米的,60米的,100米的,300米的等等。如果他们也观测到,那我们就比较有把握了。

比如,这次验证是通过澳大利亚的一个望远镜。我们在北半球,他们在南半球。如果双方都观测到了,那么,基本可以排除这些信号来自某种固定的人造干扰,或者是某种不容易被理解的信号。

我们是通过科学合作的方式,向其他的天文台申请时间,请他们独立观测,国际射电天文台没有进行协调。

湃新闻:需要告诉他们什么参数呢?

李菂:一般告诉他们这个天体的赤经、赤纬、色散、周期,以及粗略估计该天体与地球的距离,有这些参数就可以了。

来源:澎湃新闻

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