“中國天眼”首次發現多顆脈衝星 有助發展星際導航

　　FAST望遠鏡在滿天繁星下呈現出的美麗景觀。 新華社發

　　中國科學院國家天文台10月10日宣佈，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)確認發現了多顆脈衝星，這是我國天文望遠鏡首次發現脈衝星。

　　FAST工程副總工程師李稱，FAST調試進展超過預期，並已開始系統的科學產出。目前已經探測到數十個優質脈衝星候選體，其中6顆通過國際認證。

　　脈衝星導航實驗衞星(XPNAV)相關負責人向新京報記者解釋，脈衝星的研究將有助於我們理解宇宙的起源，併為航天器星際航行提供精確導航。而前不久離世的FAST總工程師兼首席科學家南仁東則説過，這隻巨大的“天眼”，甚至能搜尋可能存在的星外文明。

　　研究脈衝星有助獲得重大物理學答案

　　脈衝星是一種高速自轉的中子星，由恆星演化和超新星爆發產生。它的密度極高，每立方厘米重達上億噸。脈衝星自轉速度很快、自轉週期精確，是宇宙中最精準的時鐘。正因如此，脈衝星會發射一斷一續的週期性脈衝信號，就好比轉動的燈塔發出忽明忽暗的光。

　　這一特殊“本領”，讓脈衝星在計時、引力波探測、廣義相對論檢驗等領域具有重要應用。李説，脈衝星具有在地面實驗室無法實現的極端物理性質，對其進行研究有望得到許多重大物理學問題的答案。

　　據中科院科普公眾號“科學大院”介紹，對脈衝星進行觀測，不僅能夠研究脈衝星自身的極端物理狀態，還能對星際介質、銀河系磁場、引力波等目標進行研究。

　　50年來， 天文學家已經觀測到2700多顆各種類型的脈衝星。因為脈衝星的特殊性，諾貝爾物理學獎兩度授予了與脈衝星有關的發現(1974年度，發現第一個脈衝星;1993年度，發現第一個雙星系統中的脈衝星，並利用它很好地驗證了引力波輻射理論)。

　　6顆被確認 未來有望發現毫秒脈衝星

　　國家天文台介紹，FAST已經探測到了數十個優質脈衝星候選體。經過國際合作，例如利用澳大利亞64米Parkes望遠鏡進行觀測認證，首批認證了兩顆脈衝星：一顆編號J1859-0131(又名FP1-FAST pulsar #1)，自轉週期為1.83秒，據估算距離地球1.6萬光年；一顆編號J1931-01(又名FP2)，自轉週期0.59秒，據估算距離地球約4100光年，兩顆脈衝星分別於今年8月22日、25日發現。

　　另有4顆脈衝星也通過了國際射電天文台認證，具體參數結果還在分析中。

　　宇宙中有大量脈衝星，但由於其信號闇弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只觀測到一小部分。國家天文台表示，具有極高靈敏度的FAST望遠鏡是發現脈衝星的理想設備，未來有望發現更多守時精準的毫秒脈衝星。

　　研究宇宙起源、發展星際導航

　　脈衝星的自轉週期極其穩定，準確的時鐘信號為引力波探測、航天器導航等重大科學及技術應用提供了理想工具。“脈衝星的研究有助於我們瞭解中子星的內部結構和輻射機制，”脈衝星導航實驗衞星(XPNAV)相關負責人表示，“中子星是恆星死亡的遺蹟，知道其內部結構和輻射機制，就可以知道恆星和宇宙的演化，從而推測恆星的過去、現在，甚至預測未來。”

　　該負責人介紹，目前公佈的兩顆脈衝星自轉週期都是秒級的，如果後續能夠發現毫秒級的脈衝星，有望用於航天器導航。

　　“就像我們在地面需要導航，航天器在宇宙中就像汪洋中的船，更需要導航，比如指引它們去火星等其他星球。”該負責人説，目前航天器導航是通過地面發射電磁波實現的，未來利用脈衝星可以實現航天器在宇宙間自主導航，導航精度也可能更高。另外，脈衝星的研究也有望對探測引力波做出原創貢獻。

　　去年11月10日，我國發射脈衝星導航實驗衞星。當時報道稱，脈衝星導航技術成功以後，可以對衞星的位置進行跟蹤測量，屆時將長時間不再需要地面測控站的測量。

　　■ 延展

　　繼續調試兩年面向國內外學者開放

　　國家天文台曾表示，FAST能夠接收到137億光年以外的電磁信號，觀測範圍“可達宇宙邊緣”。與世界著名的德國波恩100米望遠鏡相比，FAST的靈敏度提高了約10倍；與美國阿雷西博350米望遠鏡相比，FAST的綜合性能也提高了約10倍。

　　FAST落成時，因脈衝星研究獲得1993年諾貝爾物理學獎的約瑟夫・泰勒曾親赴現場，“這是世界一流的望遠鏡，期待它能給人類帶來更多重要的科學發現。”他説。

　　昨天，澳大利亞Parkes望遠鏡科學主管喬治・霍布斯在成果發佈會現場表示，FAST逐漸產出成果，是目前國際天文學界最激動人心的事件之一。

　　國家天文台表示，接下來的兩年FAST將繼續調試，通過國家驗收，面向國內外學者開放。同時進一步驗證、優化科學觀測模式，催生天文發現，力爭早日成為世界一流水平望遠鏡設備。

　　FAST總工程師兼首席科學家南仁東生前曾説，藉助這隻巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質，測定黑洞質量，甚至搜尋可能存在的星外文明。

　　■ 背景

　　FAST以前中國望遠鏡未見脈衝星

　　1967年，科學家在行星際閃爍觀測研究中，偶然發現一個時隱時現的射電脈衝源，其週期非常穩定，每隔1.3373秒記錄一次脈衝信號，科學家將其取名為脈衝星。

　　脈衝星屬於高速自轉的中子星，最快轉動的週期能達到毫秒量級，是除黑洞外密度最大的天體。所以，脈衝星可以作為天然實驗室，檢驗極端物理環境下的物質運動規律。比如驗證強引力場的愛因斯坦廣義相對論效應，以及引力波等現象。

　　FAST去年9月25日在貴州省平塘縣的喀斯特窪坑中落成。FAST工程由我國天文學家於1994年提出構想，從預研到建成歷時22年，由中國科學院國家天文台主導建設，是具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。

　　FAST核心科學目標就是搜尋和發現射電脈衝星。人類迄今已發現2700餘顆脈衝星。但在FAST問世以前，中國望遠鏡從未捕捉到新的脈衝星。

　　新京報記者 倪偉