位于貴州省平塘縣大窩凼的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）被譽為“中國天眼”，自2020年1月通過國家驗收以來，FAST已經高效運作2年，在脈沖星發現、中性氫譜線測量星際磁場等領域取得一批重要科學成果。同時，FAST在2021年正式向全球開放共享，14個國家的27份國際項目開始啟動科學觀測。中國科學院國家天文台研究員、FAST首席科學家李菂近日接受《環球時報》記者專訪時表示，FAST目前取得的成果超出此前預期，未來它将逐漸承擔起前任全球最大的單孔徑望遠鏡——阿雷西博望遠鏡的角色，為全球科學家提供更多觀測機會。
“中國天眼” 資料圖
一批重要科研成果顯示超預期效率
本月初，國家天文台公布了科學家依托FAST又取得的一批重要科研成果，包括FAST中性氫譜線測量星際磁場取得重大進展；獲得迄今最大快速射電暴爆發事件樣本，首次揭示快速射電暴的完整能譜及其雙峰結構；“銀道面脈沖星快照巡天”項目持續發現毫秒脈沖星；開展多波段合作觀測，開啟脈沖星搜尋新方向，并打開研究脈沖星電磁輻射機制的新途徑。
FAST首席科學家李菂對《環球時報》記者表示，FAST從建成到通過驗收，經過3年艱苦卓絕的調試，工程團隊針對一線觀測實踐中的問題已經盡可能進行調整、完善，是以才有目前這樣超出預想的效率，并且未來還可以更進一步提高。
在上述科研成果中，FAST對脈沖星的探索取得最為直覺的成果，累計發現脈沖星509顆，也成為近兩年内發現脈沖星最多的單體望遠鏡。脈沖星是一種快速自轉的中子星，可以不斷發出電磁脈沖信号。
李菂向《環球時報》記者介紹稱，由于上述特征，脈沖星提供的準确時鐘信号可以成為宇宙尺度上進行基礎實體測量的工具，甚至是唯一可用的銀河尺度的準确時鐘。脈沖星的研究對天文學和基礎實體都有重要意義。
李菂表示，再積累5-10年，中國科學家有望依托FAST在脈沖星研究領域取得革命性突破。目前，FAST已經在計劃針對銀河系的“姐妹星系”仙女座星系進行脈沖星搜尋。此前，科學家還從未在銀河系外的旋渦狀星系中發現過射電脈沖星。
相比脈沖星，快速射電暴（FRB）是目前天文學更熱門、發展更迅速的領域之一。李菂表示，快速射電暴是宇宙中最明亮的射電爆發現象，可在1/1000秒時間内釋放出太陽一整年的能量。
2019年，李菂與國家天文台王培、朱炜玮等科學家上司的國際合作團隊獲得迄今最大的快速射電暴爆發事件樣本，在一個半月的時間内觀測到快速射電暴FRB121102的1652次爆發事件。這一發現超過此前該領域所有文章發表的爆發事件總量，并首次揭示了快速射電暴的完整能譜及其雙峰結構。李菂對《環球時報》記者表示，這一成果将該領域推向一個高統計性研究的新階段。
依托FAST，李菂與國家天文台慶道沖上司的國際合作團隊還利用原創的中性氫窄線自吸收方法（HINSA），首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果，為解決恒星形成三大經典問題之一的“磁通量問題”提供了重要觀測證據。論文于本月初在國際學術期刊《自然》雜志以封面文章（小圖）形式正式發表。李菂說，未來科學家可以利用HINSA進行更加系統的測量，有望根本性地改變目前對星際磁場的認識。
《自然》雜志
向全球開放共享的時間會越來越多
FAST是繼承和超越美國阿雷西博望遠鏡的全球最大射電望遠鏡。2020年底，阿雷西博望遠鏡坍塌，FAST承擔起更為重要的角色和責任。《環球時報》記者注意到，在上述國家天文台公布的科研成果中，不少都是國際合作團隊完成的。
2021年3月31日，FAST正式向全球開放共享，向全球天文學家征集觀測申請。此次征集收到來自不同國家共7216小時的觀測申請，最終14個國家（不含中國）的27份國際項目獲得準許，并于2021年8月啟動科學觀測。“天文領域本身就注重開放合作，正如‘天眼之父’南仁東經常提到的，人類擁有同一片天空。”李菂說。
目前，FAST有10%的觀測時間供國際項目使用。李菂說，一旦國外科學家獲得時間配置設定後，他們可以自行安排時間和觀測計劃，由FAST執行，而這些項目同樣需要接受國際同行的評審。
據李菂介紹，申請FAST項目的科學家主要來自美國、歐洲和澳洲，他對與澳洲科學家開展的合作印象最為深刻。李菂告訴《環球時報》記者，中澳兩國科學家在射電天文領域的合作開展很早，早在兩國建交之前，澳洲射電天文學家克裡斯琴森就曾于1963年來華協助中國建立射電天文裝置，“這甚至比‘乒乓外交’還要早。”2017年，尚在調試期的FAST釋出首批成果，發現6顆新脈沖星就是與澳洲科學家合作的結果。李菂表示，當時FAST搜尋到非常優良的信号，之後使用了澳洲成熟的望遠鏡進行驗證，這種合作提高了FAST的工作效率。李菂說，中澳在射電天文領域有着良好傳統，目前兩國科學家的交流合作也是十分順暢的。
李菂說，此前全球科學家都會使用美國阿雷西博望遠鏡進行觀測和研究，未來FAST也會逐漸承擔這樣的角色，向全球開放共享時間會越來越多。
美國伊利諾伊大學教授、國際星際磁場測量領域知名科學家克裡斯·克魯切爾幾年前曾通路FAST。他表示，對FAST的工程與從業人員印象非常深刻，因為它是迄今為止世界上最大、最強的單天線射電望遠鏡，賦予了FAST産生突破性科學研究的潛力。“我期待 FAST的進一步工作，這将擴充我們對恒星形成原理的認識，并将推進天體實體學的其他領域。”
尋找地外文明不是科幻故事
作為FAST首席科學家，李菂期待FAST未來能在三個方向産生新成果：第一，在描繪銀河系氣體環境上有比較重要的進展；第二，在快速射電暴領域，中國科學家目前正在撰寫或已經投稿的論文中，對快速射電暴環境的統一性質及其起源的實體機制上提出了原創想法、取得了前沿的結果；第三，在例如疑似地外文明信号、系外行星等探索性領域取得一些新進展。
李菂告訴《環球時報》記者，由南仁東先生主持撰寫、向國家送出的FAST立項建議書曾提出五大科學目标，其中就包括搜尋地外文明。“從我們一線實驗人員的角度看，搜尋地外文明它完全不是一個科幻的東西，就是我們日常工作的一部分。”李菂說，搜尋地外文明主要是搜尋通信信号，即窄帶脈沖。
1936年，柏林奧運會成為人類曆史上第一次通過電視轉播的奧運會。李菂說，當時的大規模無線電視信号已經發射到太空中，甚至飛出太陽系，可以被地外文明（如果存在的話）接收到。“《三體》中經典的‘不要回答’其實已經沒有意義，現實是，人類已經無法追回過去數十年間發射出的那些無線信号。”李菂說。
FAST很快也将迎來一個空間新搭檔——中國天宮空間站計劃配置的巡天空間望遠鏡，也被稱為“中國哈勃望遠鏡”。談及未來FAST和巡天望遠鏡的“天地配合”，李菂表示，巡天望遠鏡這樣的光學望遠鏡依然是天文學的主流，這從投入上就能看出來。未來FAST會盡量配合巡天望遠鏡的工作。以快速射電暴這樣的瞬變現象為例，FAST可以發現一些新的源，然後由巡天望遠鏡進行更加深入的研究。
根據國際射電天文領域的發展現狀，FAST目前領先世界10年，而由中國在内的多國參與、預計2030年投入使用的巨型射電望遠鏡陣列“平方公裡陣”預計将成為該領域最大型、最先進的裝置。“一線天文學者樂見這些發展，如果射電天文領域在10年内沒有比FAST更大的投入，反而證明這不是一個蓬勃發展的行業。”李菂說，但即使在“平方公裡陣”投入使用後，FAST依然有其獨特之處。
環球時報-環球網/趙覺珵 鄧孝慈
來源：環球網