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新华网北京1月6日电(记者王赢)记者从中国科学院国家天文台获悉,五百米口径球面射电望远镜(FAST)自2020年1月11日通过国家验收以来,一直高质量运行。2021年,依托fast国家天文台,在测量星际磁场、FAST射电爆发、脉冲星搜索等国际天文前沿领域取得新的重要科学成果。
FAST运行发展中心常务副主任、总工程师姜鹏介绍,2021年3月31日,FAST正式向全球开放共享,面向全球天文学家征集观测申请。共收集了来自不同国家的7,216小时的观测申请。最终批准了来自14个国家(不包括中国)的27个国际项目,并于2021年8月启动科学观测。
“FAST运行效率和质量不断提升,年观测时间超过5300小时,远超国际同行预期工作效率,为FAST科学产出发挥了重要支撑作用。”据姜鹏介绍,FAST自运行以来,已经成为世界上发现脉冲星效率最高的装置。2021年,依托FAST,取得一批重要科研成果,其中挑战经典恒星形成图景的FAST中性氢谱线,在测量星际磁场方面取得重大进展。
发布会上,FAST运行与发展中心首席科学家李伟介绍,磁场在恒星、行星、生命的生成过程中起着重要作用,过程复杂。因此,“磁通量问题”是恒星形成的三大经典问题之一,分子云的星际磁场强度测量是全球天文学界共同面临的挑战。
据介绍,中性氢是宇宙中最丰富的元素,广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪剂之一。FAST望远镜是探测暗弱中性氢源的利器。李勇团队开发并命名了独创的中性氢窄线自吸收(HINSA)方法。依托FAST望远镜无可比拟的灵敏度和优秀的光路设计,首次探测到欣萨塞曼效应,获得了强度为3.8±0.3微高斯的星际磁场高置信度测量,实现了原子辐射探测分子云磁场从0到1的突破。
“FAST探测到的磁场强度只有地球磁场的百分之一,比恒星形成标准模型预测的至少弱3~4倍。FAST的结果揭示了分子云在致密云核阶段可以提前达到磁超临界状态,可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制使恒星形成提前发生。这一成果有望将中性氢的窄线自吸收方法拓展为星际磁场测量的重要系统探针。”李伟告诉记者。
研究团队采用了独创的中性氢窄线自吸收方法,首次使用FAST获得了原恒星核包层中高置信度的塞曼效应测量结果。发现星际介质从冷中性气体到原恒星核心具有一致的磁场结构,不同于标准模型预测,为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。该成果论文于北京时间2022年1月6日作为封面文章正式发表在国际学术期刊《自然》上。
快速射电爆发(FRB)是宇宙中最亮的射电爆发现象,起源不明,是天文学的最新热点。在新闻发布会上,国家天文台副研究员王佩介绍,已经检测到数百例FRB病例,其中只有少数病例出现反复爆发。FRB121102是第一个已知的重复风暴,在2017年,它成为第一个被精确定位并且其宿主星系可以被确认的FRB。
研究团队利用FAST观测了快速射电暴FRB121102,在大约50天的时间里探测到了1652个暴,获得了迄今为止最大的快速射电暴样本,超过了此前该领域所有文章发表的暴总数。首次揭示了快速射电爆发的完整能谱和双峰结构,成果论文于2021年10月14日发表在国际学术期刊《自然》上。
根据王佩的说法,FAST的多科学目标调查中至少发现了6个新的FRB,正在为揭示宇宙中这一神秘现象的机制做出独特的贡献,并在这一天推动一个新的文学领域。
脉冲星是大质量恒星死亡后的“残骸”。一块方糖的质量有几亿吨。脉冲星可以发射周期为1.4毫秒到23秒的高度周期性脉冲。被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星可以与地球上最好的原子钟相媲美。脉冲星的发现是大型国际射电望远镜观测的主要科学目标之一。
发布会上,国家天文台研究员韩金林介绍,FAST配备了19束L波段接收机,是世界上最强大的脉冲星搜索武器。研究小组不仅从银河星海中探测到了550颗此前已知的脉冲星,还发现了279颗新的脉冲星,其中65颗为毫秒脉冲星,22颗位于双星系统中。相关论文发表于2021年5月国内学术期刊《天文学与天体物理研究》。
记者了解到,基于FAST灵敏度的国际领先优势,将FAST与高能量波段的重要天文设施费米伽马射线天文台大视场望远镜(Fermi-LAT)相结合,对于天地一体化和后续观测具有产生重大科学突破的潜力。
国家天文台李毅和王佩领导的国际合作团队发现了许多脉冲星,并进行了多波段观测和分析。相关成果于2021年12月发表在国内学术期刊《中国科学》上。“多波段合作观测不仅开启了快速脉冲星搜索的新方向,也开启了研究脉冲星电磁辐射机制的新途径,为研究中子星演化和探测引力波提供了更多样本。”李伟说。
对于FAST的后续研究计划,中科院院士、国家天文台研究员吴向平表示,基于超高灵敏度的明显优势,FAST已成为中低频射电天文领域的天文观测工具。未来将在快速射电爆发的起源和物理机制、中性氢宇宙研究、脉冲星搜索和物理研究、脉冲星计时和低频引力波探测等方向产生深化人类对宇宙认知的科学成果。
来源:新华网
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