零的突破“中国天眼”发现脉冲星

FAST在满天繁星下呈现出的美丽景观。（新华社发）

脉冲星的信号就像“宇宙的心跳”。工

作人员在FAST馈源舱内工作。

脉冲星可以为宇宙飞船等提供精确导航。

中国科学院国家天文台10月10日宣布，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）经过一年紧张调试，已实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行，并确认了多颗新发现脉冲星。这是我国天文望远镜首次发现脉冲星。

■脉冲星有多“牛”？一个钢笔帽里“装下”70亿人

脉冲星是高速自转的中子星，是巨大的恒星爆炸后所形成的星体。它的辐射束周期性快速扫过地球，地球人由此捕捉到一个个周期脉冲。这种极端天体在1967年被约瑟琳·贝尔意外发现，人们将首颗脉冲星编号为CP1919——FAST在2016年首次试观测，对准的也是这个目标。

更通俗地说，脉冲星密度极高。科学家做了一个形象的比喻，如果往笔帽里装进脉冲星物质，就好比把全世界70亿人口都塞了进去。它们旋转飞快，通常几秒就能自转一周，快的甚至1秒内自转数百圈。

中国科学院国家天文台当日公布了由FAST发现的两颗脉冲星。编号分别为J1859－0131和J1931－01。前者自转周期为1.83秒，距离地球约1.6万光年；后者自转周期为0.59秒，距离地球约4100光年。FAST工程副总工程师李菂将观测信号比喻为“孩子的心跳”。目前FAST已经探测到数十个优质脉冲星候选体，其中6颗通过国际认证。

■脉冲星有什么用？

宇宙飞船“星际穿越”靠它导航

发现脉冲星有什么用？科学家们回答，一方面在于它具有地面实验室无法实现的极端物理性质，研究它有望得到重大物理学问题的答案；另一方面脉冲星的自转周期极其稳定，是宇宙中最精确的时钟,为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。

宇宙浩瀚，一旦飞船飞进宇宙深处，望远镜、卫星不能直接观测时，就需要依靠脉冲星提供的准确时间，测算出某时某刻飞船抵达了什么位置。

■“中国天眼”有多牛？

未来20年全球“寻星”指望它

FAST坐落于贵州省喀斯特洼地之中，其接收面积相当于30多个足球场大小，是目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜。

它有多灵敏？经横向比较，FAST发现第一颗新脉冲星仅用了52.4秒观测，得到的信号噪声比值是澳大利亚64米口径望远镜Parkes验证时所用2100秒观测的3倍。

据不完全统计，人类发现的脉冲星家族已经有2700多个成员，大部分由拥有先进技术和优越地理位置的Parkes发现。有分析称，FAST未来有望找到4000余颗脉冲星。

若说过去50年脉冲星家族新成员的发现西方发达国家说了算的话，那未来20年很大部分就要指望中国了。

因为在“中国天眼”之前，地球上所有望远镜都只能看见银河系里的脉冲星。随着“中国天眼”加入射电望远镜家族，科学家预测人类发现的脉冲星家族有望扩员一倍，而且会看见河外星系的脉冲星，或者看见围绕黑洞的脉冲星。

FAST的工作还不仅仅是寻找脉冲星，它在巡视宇宙的中性氢、获取银河系结构、探索太空生命起源等方面也进行着调试。

“中国天眼”甚至还能“监听”宇宙中可能存在的外星文明发出的无线电波。澳大利亚科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯说，Parkes望远镜目前有20％的时间分配给了“寻找外星人”，但仍一无所获，“中国天眼”看得更远，说不定将来会有令人振奋的消息。

找脉冲星有多难？

■是技术活，也是体力活

FAST是怎么找脉冲星的呢？由于FAST还处于调试阶段，望远镜的指向调节尚不灵活，因此科学家们采用“漂移扫描”方式进行观测。所谓漂移扫描类似于“守株待兔”，即望远镜固定指向天顶，等待天体“运动”到望远镜的视野里。

FAST的调试难度不亚于建设难度，FAST调试组组长姜鹏说，调试工作涉及测量、控制、力学、电子学、天文等多学科领域，在500米尺度上实现毫米级测量及控制精度，“没有成熟经验可供参考”。

而寻找脉冲星的工作，不仅是个技术活，更是个体力活。

因为脉冲星一般是很暗弱的，发出的脉冲到达地球前，会受到各种星际介质影响，发生“色散”。因为经过的星际介质不尽相同，不同脉冲星受到的色散效应千差万别。

因此，天文学家们经过艰难的消色散和“找周期”之后，才可以找到大量“看着好像是脉冲星信号”的候选体。

虽然有软件可以帮忙筛选，但要从这些候选体中找出脉冲星，最终还是需要通过天文学家肉眼查看每个候选体相应的参数。毫不夸张地说，看过几万张数据结果图后，能找到一颗未知的脉冲星，就谢天谢地了。

“寻星”也可以“很简单”

■15岁女生发现新脉冲星

美国西维吉尼亚一名15岁的高中学生，使用来自绿湾射电天文望远镜的数据，发现了一个新脉冲星。她参与了美国国家射电天文台和西维吉尼亚大学联合进行的一个让学生分析射电望远镜数据的项目，于2009年10月15日发现了一个可能是脉冲星的天体。

天文学家证实这个发现确实是一个新的脉冲星，位于一个双星系统，这种类型占所有脉冲星的百分之十。目前人类已知的双中子星系统为数不多，而新发现的这颗脉冲星所在系统的运行轨道是至今发现的最宽的一个。

（据新华社、央视、《中国日报》等 整理/邢世帅）

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