新華網(wǎng)北京1月6日電（記者 王瑩）記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，中國(guó)天眼FAST自2020年1月11日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收以來(lái)高質(zhì)量開(kāi)放運(yùn)行，2021年，依托FAST國(guó)家天文臺(tái)在中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)、快速射電暴、脈沖星搜索等國(guó)際天文前沿領(lǐng)域取得新的重要科學(xué)成果。
2021年12月19日拍攝的“中國(guó)天眼”全景（維護(hù)保養(yǎng)期間攝，無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者 歐東衢 攝
FAST運(yùn)行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬介紹，2021年3月31日，F(xiàn)AST正式向全球開(kāi)放共享，向全球天文學(xué)家征集觀測(cè)申請(qǐng)。征集收到來(lái)自不同國(guó)家共7216小時(shí)的觀測(cè)申請(qǐng)，最終14個(gè)國(guó)家（不含中國(guó)）的27份國(guó)際項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)，并于2021年8月啟動(dòng)科學(xué)觀測(cè)。
“FAST運(yùn)行效率和質(zhì)量不斷提高，年觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)5300小時(shí)，已遠(yuǎn)超國(guó)際同行預(yù)期的工作效率，為FAST科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用。”據(jù)姜鵬介紹，F(xiàn)AST成為自其運(yùn)行以來(lái)世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備。2021年，依托FAST又取得了一批重要科研成果，其中就包括挑戰(zhàn)經(jīng)典恒星形成圖景的FAST中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展。
1月5日，在中科院國(guó)家天文臺(tái)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心首席科學(xué)家李菂介紹FAST在中性氫領(lǐng)域的最新重大成果。新華社記者 金立旺 攝
發(fā)布會(huì)上，F(xiàn)AST運(yùn)行和發(fā)展中心首席科學(xué)家李菂介紹，磁場(chǎng)在恒星、行星和生命的產(chǎn)生中發(fā)揮著重要作用，過(guò)程復(fù)雜，因此“磁通量問(wèn)題”是恒星形成中經(jīng)典三大難題之一，分子云的星際磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量是全球天文界的共性挑戰(zhàn)。
據(jù)介紹，中性氫是宇宙中豐度最高的元素，廣泛存在于宇宙的不同時(shí)期，是不同尺度物質(zhì)分布的最佳示蹤物之一。FAST望遠(yuǎn)鏡是探測(cè)暗弱中性氫源的利器。李菂團(tuán)隊(duì)發(fā)展并命名了原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收（HINSA）方法。依托FAST望遠(yuǎn)鏡無(wú)與倫比的靈敏度及優(yōu)良的光路設(shè)計(jì)，首次實(shí)現(xiàn)了HINSA塞曼效應(yīng)的探測(cè)，獲得了強(qiáng)度為3.8±0.3微高斯的高置信度星際磁場(chǎng)測(cè)量，這是利用原子輻射手段探測(cè)分子云磁場(chǎng)的從0到1的突破。
“FAST探測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度只有地球磁場(chǎng)的十萬(wàn)分之一，比恒星形成標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度弱至少3~4倍。FAST的結(jié)果揭示分子云在致密云核階段即可超前達(dá)成磁超臨界狀態(tài)，可能存在比標(biāo)準(zhǔn)模型更有效的磁場(chǎng)耗散機(jī)制使得恒星形成提前發(fā)生。此成果有望將中性氫窄線自吸收方法拓展成為星際磁場(chǎng)測(cè)量的重要系統(tǒng)性探針。”李菂告訴記者。
此次研究團(tuán)隊(duì)采用原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收方法，利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應(yīng)測(cè)量結(jié)果。發(fā)現(xiàn)星際介質(zhì)從冷中性氣體到原恒星核具有連貫性的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，異于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)，為解決恒星形成三大經(jīng)典問(wèn)題之一的“磁通量問(wèn)題”提供了重要的觀測(cè)證據(jù)。該成果論文于北京時(shí)間2022年1月6日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。
2021年12月19日拍攝的夕陽(yáng)中的“中國(guó)天眼”全景（維護(hù)保養(yǎng)期間攝，無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者 歐東衢 攝
快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮射電爆發(fā)現(xiàn)象，起源未知，是天文學(xué)最新熱點(diǎn)。發(fā)布會(huì)上，國(guó)家天文臺(tái)副研究員王培介紹，目前已有數(shù)百例FRB被探測(cè)到，其中僅少數(shù)呈現(xiàn)出重復(fù)爆發(fā)的現(xiàn)象。FRB121102是人類(lèi)所知的第一個(gè)重復(fù)暴，在2017年成為首個(gè)被精確定位、能夠確認(rèn)其宿主星系的FRB。
研究團(tuán)隊(duì)利用FAST對(duì)快速射電暴FRB121102進(jìn)行觀測(cè)，在約50天內(nèi)探測(cè)到1652次爆發(fā)事件，獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本，超過(guò)此前本領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量，首次揭示了快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu)，成果論文于2021年10月14日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。
據(jù)王培介紹，F(xiàn)AST多科學(xué)目標(biāo)巡天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新FRB，正在為揭示這一宇宙中神秘現(xiàn)象的機(jī)制、推進(jìn)這一天文學(xué)全新的領(lǐng)域做出獨(dú)特的貢獻(xiàn)。
1月5日，在中科院國(guó)家天文臺(tái)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，國(guó)家天文臺(tái)韓金林在介紹FAST在脈沖星搜尋方面的重要進(jìn)展。新華社記者 金立旺 攝
脈沖星是大質(zhì)量恒星死亡后的“遺骸”，一顆方糖大小的體積就有上億噸的質(zhì)量，脈沖星能夠發(fā)射出高度周期性的脈沖，周期在1.4毫秒到23秒之間。被稱為“毫秒脈沖星”的短周期脈沖星，可以與地球上最好的原子鐘相媲美。發(fā)現(xiàn)脈沖星是國(guó)際大型射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的主要科學(xué)目標(biāo)之一。
發(fā)布會(huì)上，國(guó)家天文臺(tái)研究員韓金林介紹，F(xiàn)AST配備19波束L波段接收機(jī)，是世界上最強(qiáng)大的脈沖星搜尋利器。研究團(tuán)隊(duì)不僅從銀河的星辰大海中探測(cè)到原先已知的550顆脈沖星，還新發(fā)現(xiàn)了279顆脈沖星，其中65個(gè)為毫秒脈沖星，在雙星系統(tǒng)中的有22顆。相關(guān)論文于2021年5月在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》發(fā)表。
2021年12月17日，工作人員對(duì)“中國(guó)天眼”的饋源艙進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。新華社記者 歐東衢 攝
記者了解到，基于FAST靈敏度國(guó)際領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，將FAST與高能波段的重要空間天文設(shè)施費(fèi)米伽馬射線天文臺(tái)大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡（Fermi-LAT）相結(jié)合進(jìn)行天地一體化協(xié)同和后隨觀測(cè)，具有產(chǎn)生重大科學(xué)突破的潛力。
國(guó)家天文臺(tái)李菂、王培領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了多顆脈沖星，并開(kāi)展了多波段觀測(cè)分析。相關(guān)成果于2021年12月在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊《中國(guó)科學(xué)》上發(fā)表。“多波段合作觀測(cè)不僅開(kāi)啟了FAST脈沖星搜索新方向，而且打開(kāi)了研究脈沖星電磁輻射機(jī)制的新途徑，為研究中子星星族演化和探測(cè)引力波提供更多樣本。”李菂表示。
1月5日，在中科院國(guó)家天文臺(tái)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，武向平院士在介紹FAST后續(xù)科學(xué)研究計(jì)劃。新華社記者 金立旺 攝
對(duì)于FAST后續(xù)研究計(jì)劃，中科院院士、國(guó)家天文臺(tái)研究員武向平表示，基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)AST已成為中低頻射電天文領(lǐng)域的觀天利器，未來(lái)將在快速射電暴起源與物理機(jī)制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測(cè)時(shí)與低頻引力波探測(cè)等方向產(chǎn)出深化人類(lèi)對(duì)宇宙認(rèn)知的科學(xué)成果。
