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“中国天眼”:向宇宙边缘瞭望

时间:2022-10-24 10:02 来源:网络 阅读量:16707   
“中国天眼”:向宇宙边缘瞭望

近日,被称为“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”的500米口径球面射电望远镜有了新发现。日前,我国科学家利用五百米口径球面射电望远镜(FAST)对致密星系团“斯蒂芬五芒星”及其周围天空中的氢原子气体进行成像观测,发现了一个规模约200万光年的巨大原子气体结构,比银河系大20倍。这是宇宙中探测到的最大的原子气体结构。

年观测时间超过5300小时,已发现660多颗新脉冲星...自2016年9月开馆以来,世界上最大、最灵敏的射电望远镜“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”帮助科学家在天文学领域取得了一系列研究成果,拓宽了人类观测宇宙的视野,成为中国科技自力更生的代表性项目。

为研究天体起源打开新的窗口

近年来,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”在快速射电爆发的起源与物理机制、中性氢宇宙研究、脉冲星搜索与物理研究、脉冲星时间测量、低频引力波探测等领域不断产生成果。近日,由中科院国家天文台研究员许聪带领的国际团队完成了宇宙中最大原子气体结构的新发现。相关成果于10月19日在线发表在学术期刊《自然》上。

观测宇宙中的气体是天体物理学领域非常重要的研究课题,宇宙中所有天体的起源都离不开原子气体。据介绍,星系的主要演化过程是不断从太空中吸收原子气体,然后转化为恒星的过程。

斯蒂芬五芒星(Stephen Pentagram)是一个距离地球约2.8亿光年的星系群,其中多个成员星系相互碰撞产生冲击波,发出明亮的光。自1877年被发现以来,这个人类发现的第一个星系群在天文学领域备受关注。今年7月,美国的韦伯太空望远镜拍摄到了该星系团美丽的全色图像。

据许聪介绍,最新发现表明,在远离星系团中心的外围空间存在大规模低密度原子气体结构。这些气体结构的形成很可能与早期“斯蒂芬五重星系”形成时星系间相互作用的历史有关,它已经存在了约10亿年。

“这一发现对宇宙中星系及其气体的演化研究提出了挑战。现有的理论很难解释为什么这些稀薄的原子气体在太空中这么长时间没有被紫外背景辐射电离。”许聪说,这一观测表明宇宙中可能存在大规模低密度原子气体结构。

团队的新发现得益于五百米口径球面射电望远镜(FAST)的超高灵敏度带来的前所未有的极端暗弱天体探测能力。据介绍,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”能够探测到远离星系中心的极薄弥散原子气体发出的微弱辐射,为研究宇宙天体起源打开了新的窗口。

中国力量在快速射电爆发领域的崛起

在500米口径球面射电望远镜(fast)取得的众多科学成果中,FAST射电爆发是最新、最热门的领域之一。

在浩瀚的宇宙中,经常会发生短暂而猛烈的无线电波爆发,通常持续时间只有几毫秒,但却能释放出相当于地球上数百亿年发电量的巨大能量。2007年,天文学家首次发现了这种毫秒级无线电波——快速射电爆发。截至目前,天文学家已经观测到数百个快速射电爆发,并通过周围环境的复杂程度推测其演化阶段。

过去,由于没有自己的大型射电望远镜,我国大多数科学家只能从事快速射电爆发领域的理论研究。随着“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”的正式运行,我国在快速射电爆发领域的力量迅速上升,研究成果不断产生。

目前,科学家对快速射电爆发的物理起源、周围环境和中枢机制尚不清楚,对其核心区域的物理参数也缺乏直接的观测数据。日前,我国科学家利用五百米口径球面射电望远镜(fast)对位于银河系外的一次快速射电爆发进行了深入观测,首次探测到距离快速射电爆发中心仅一个天文单位的周围环境磁场变化,朝着揭示快速射电爆发中心的引擎机制迈出了重要一步。

在这项研究中,研究团队对位于银河系外的快速射电爆发FRB 20201124A进行了长期监测,在54天82小时内观测到了1863个爆发脉冲信号。基于这个迄今为止最大的快速射电爆发偏振观测样本,取得了一些重要发现。该团队正在做进一步的研究,期望找到决定快速射电爆发核心物理过程和能量机制的直接观测证据,早日揭示这一宇宙现象之谜的物理起源。

五百米口径球面射电望远镜(FAST)在观测快速射电爆发方面具有优势。要获得更多更详细的天文数据,就需要有接收面积更大、探测暗弱信号能力更强的望远镜,才能看得更多、看得更远,扩大观测样本数量,增加发现奇异天象的概率。

直径为500米的500米口径球面射电望远镜(FAST)是世界上最灵敏的射电望远镜。作为世界上最灵敏的射电望远镜,五百米口径球面射电望远镜(FAST)具有巨大的聚焦面积、超强的电波收集能力、精确的形变控制,能够稳定地聚焦和跟踪天体。专家表示,理论上,五百米口径球面射电望远镜(FAST)可以接收137亿光年以外的电磁信号,接近宇宙边缘。

与国际科学界一起探索宇宙。

作为国家重大科技基础设施,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”是观测天空和国家的重要仪器,实现了我国前沿科学领域的重大原创性突破。六年来,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”在多个研究方向产生了科学成果,加深了人类对宇宙的认知。截至今年7月底,科学家通过五百米口径球面射电望远镜(FAST)发现了660多颗脉冲星,是同期全球所有射电望远镜发现的脉冲星总数的5倍多。

五百米口径球面射电望远镜(FAST)运行发展中心常务副主任、总工程师姜鹏表示,目前,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”已经进入爆发期,观测设备的稳定运行为此做出了巨大贡献。

500米口径球面射电望远镜(FAST)不仅可用于科学研究,也可用于实际应用。据专家介绍,2019年,一颗小行星在距离地球月球1/6处与地球擦肩而过,但没有被人类观测到。由于小行星来自太阳的方向,强烈的阳光使得科学家无法用光学望远镜清晰地观测到小行星。如果使用“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”的射电波段进行观测,有可能更早地探测到“飞行”的小行星。因此,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”有望成为近地天体防御的重要战略支撑。

去年3月31日,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”正式向全球开放共享,面向全球天文学家征集观测申请,2021年8月开始科学观测。借助“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”,中国科学家与国际科学界携手探索浩瀚宇宙,共创人类美好未来。

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