滿天繁星下的FAST。2016年6月27日，新華社記者 劉續(xù) 攝

—— 導(dǎo)讀 ——

一個(gè)短促有力，一個(gè)緩慢微弱——像一位青年和一位老者的心跳聲，穿過萬千光年的時(shí)空，被地球上最靈敏的“耳朵”——位于中國(guó)西南貴州天坑中面積相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)大的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）捕捉到。

新華社記者 喻菲　齊健

這是世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡2016年9月竣工以來，在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)并最先得到確認(rèn)的兩顆脈沖星。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)的科學(xué)家根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)制作出了它的聲音效果，于10月10日在此間公布，世人得以聆聽到這來自宇宙深處的“心跳”。

搜索脈沖星、中性氫、宇宙分子和外星文明信號(hào)，這些都是FAST的重要使命。

“外星人的觀測(cè)是一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)目標(biāo)，但FAST還處在調(diào)試期，對(duì)外星人的搜索我們還沒有開展。”國(guó)家天文臺(tái)射電天文研究部首席科學(xué)家、FAST副總工程師李菂說。

雖然還未開始外星人搜索，但FAST發(fā)現(xiàn)的脈沖星對(duì)人類來說同樣是個(gè)謎。實(shí)際上，脈沖星最初被發(fā)現(xiàn)時(shí)，就被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號(hào)。

10月10日，在中科院國(guó)家天文臺(tái)，F(xiàn)AST工程副總工程師李菂在介紹新脈沖星發(fā)現(xiàn)過程。 新華社記者 金立旺 攝

怪異的脈沖星

科學(xué)家解釋說，大質(zhì)量恒星壽命終結(jié)時(shí)在超新星爆發(fā)中粉身碎骨，外層被炸飛，如果恒星遺留下的內(nèi)核質(zhì)量超過太陽(yáng)的1.4倍，就會(huì)坍縮成主要由中子以及少量的電子和質(zhì)子組成的中子星。以均勻的時(shí)間間隔輻射脈沖的中子星被稱為脈沖星。所謂“脈沖”，就是像人的脈搏一樣，一下一下出現(xiàn)短促的信號(hào)。

假設(shè)有一個(gè)天平，一端盛上一茶匙的中子星物質(zhì)，另一端需要一座高達(dá)3000米的山峰才能平衡住這么一丁點(diǎn)中子星物質(zhì)。對(duì)于想造訪中子星的人來說，在中子星上著陸將永無可能。中子星表面強(qiáng)大的引力瞬間就會(huì)把飛船以及里面的一切都?jí)撼梢粸┖隣畹膩喸恿Ｗ印?/p>

“脈沖星有很多怪異的現(xiàn)象和性質(zhì)，我們還無法理解，”國(guó)家天文臺(tái)研究員陳學(xué)雷說，“科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些轉(zhuǎn)得特別快的脈沖星，叫毫秒脈沖星，大約每幾毫秒轉(zhuǎn)一圈。它為什么轉(zhuǎn)那么快，還需要研究。”

“脈沖星就像天體物理實(shí)驗(yàn)室，很多最極端的現(xiàn)象就發(fā)生在那里。科學(xué)家可以將脈沖星作為工具研究萬有引力。如果將來發(fā)現(xiàn)脈沖星與黑洞組成的雙星系統(tǒng)，我們就可以利用脈沖星去研究黑洞周圍的時(shí)空。”陳學(xué)雷說。

FAST發(fā)現(xiàn)的脈沖星藝術(shù)效果圖。來源：國(guó)家天文臺(tái)

中國(guó)科學(xué)院院士武向平說，中國(guó)隨著FAST的建成并加入國(guó)際引力波探測(cè)行列，將會(huì)把脈沖星計(jì)時(shí)引力波探測(cè)的靈敏度提高2至3倍，提高低頻引力波的探測(cè)幾率。他預(yù)測(cè)在這一領(lǐng)域未來幾年將會(huì)有重大突破。

脈沖星自轉(zhuǎn)具有極其穩(wěn)定的周期，被譽(yù)為自然界最精準(zhǔn)的天文時(shí)鐘。科學(xué)家相信，未來脈沖星可以成為人類在宇宙中航行的燈塔，為近地軌道、深空和星際空間飛行的航天器導(dǎo)航。

中國(guó)首次躋身脈沖星發(fā)現(xiàn)者名單

FAST所見最先被確認(rèn)的兩顆脈沖星，一個(gè)發(fā)現(xiàn)于8月22日晚上，另一個(gè)在8月25日晚上。對(duì)于當(dāng)時(shí)情景，李菂卻已記不太清楚。因?yàn)镕AST實(shí)在太靈敏了，它雖然還處在調(diào)試和試觀測(cè)期，卻已發(fā)現(xiàn)數(shù)十個(gè)脈沖星候選體。到目前為止，其中六顆已經(jīng)通過國(guó)際認(rèn)證。

“實(shí)際上，幾乎每天晚上我們都能發(fā)現(xiàn)高質(zhì)量的脈沖星候選體。”李菂說。

半個(gè)世紀(jì)前，人類發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星時(shí)，中國(guó)還處在貧困動(dòng)蕩之中。因而人類此前發(fā)現(xiàn)的2000多顆脈沖星都與中國(guó)無緣。

如今，奔向全面小康的中國(guó)終于有能力去探尋宇宙中神秘怪異的天體，努力解答人類的這些終極之問了：宇宙怎么誕生？為什么會(huì)有星星？為什么會(huì)有我們？我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的嗎？

工欲善其事，必先利其器。中國(guó)天文學(xué)家要想躍居世界天文前沿，就要有天文利器。中國(guó)有史以來最大天文工程、總投資近12億的FAST從最初概念提出到建成經(jīng)歷了20多年，凝聚了無數(shù)科學(xué)家的智慧與心血。

如今，中國(guó)科學(xué)家終于在脈沖星的名單上添上了中國(guó)的名字。

　　工作人員在FAST饋源艙內(nèi)工作（8月10日攝）。 新華社記者 歐東衢 攝

李菂預(yù)計(jì)，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡在2019年正式運(yùn)行后，每年能發(fā)現(xiàn)上百顆脈沖星，并有望在與銀河系鄰近的仙女座M31星系中，找到50至80顆脈沖星。目前，全世界的射電望遠(yuǎn)鏡中，只有FAST有這樣的能力。

FAST將開啟一個(gè)新的時(shí)代

曾在美國(guó)加州理工學(xué)院、美國(guó)宇航局從事科研的李菂為了FAST的建設(shè)，在2012年回國(guó)，一頭扎進(jìn)貴州偏僻的窮山溝，住在沒有衛(wèi)生間的臨時(shí)板房中。

而今看到初步成果的他說：“科學(xué)探索的過程，就是一點(diǎn)一點(diǎn)追尋真理，就像破案、畫畫、打造家具一樣，遇到很多困難，慢慢看到進(jìn)步，但是最后得到的東西足夠重要或者足夠美，這里頭吃的苦頭越多，幸福感越強(qiáng)。”

2017年對(duì)于中國(guó)天文界意義非凡。6月15日以探測(cè)黑洞和脈沖星為主要目的的中國(guó)首顆硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡升空。而這顆衛(wèi)星的最初提出者正是李菂的父親——著名天體物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士李惕碚。

“中國(guó)近代很落后，我們這一代人真正希望推動(dòng)中國(guó)的自然科學(xué)走向世界前沿。”李惕碚說。

“中國(guó)天眼”FAST饋源艙（8月9日航拍）。 新華社記者 歐東衢 攝

李菂說，F(xiàn)AST承接過去，開啟未來：“系統(tǒng)地利用中國(guó)的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星進(jìn)行研究的時(shí)代剛剛開始，希望通過我們的努力把它變成人類重要的科學(xué)設(shè)備。”

他說，接下來科學(xué)家將在FAST上安裝多波束接收機(jī)，做多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天，即在一次掃描中，同時(shí)獲取脈沖星、天體譜線、快速射電暴等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過這一獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)與方法，科學(xué)家可以找到超過千顆脈沖星、十萬多個(gè)星系以及幾十個(gè)快速射電暴以及宇宙微波激光源。

“我們將依賴中國(guó)自主創(chuàng)新的設(shè)備，采用世界先進(jìn)的觀測(cè)方法，系統(tǒng)地做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)。”李菂說：“這將是一個(gè)新的時(shí)代。”

這位科學(xué)家說：“對(duì)于人類來說，探索未知世界、滿足好奇心，是與吃飯睡覺同等重要的本質(zhì)權(quán)利。探索未知世界會(huì)激發(fā)人類的創(chuàng)造力，去做人類以前做不到的事情，找到原來根本想象不到的解決問題的辦法，這其中會(huì)產(chǎn)生巨大價(jià)值。”（實(shí)習(xí)生李夢(mèng)馨，對(duì)此文有貢獻(xiàn)）

 

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FAST：還沒發(fā)現(xiàn)外星人，但聽到震撼的宇宙“心跳”

圖文簡(jiǎn)介

搜索脈沖星、中性氫、宇宙分子和外星文明信號(hào)，這些都是FAST的重要使命。