中國天眼FAST獲重大成果 明年將向世界開放

“中國天眼”FAST建成運作以來，觀天成效如何？記者近日從中國科學院國家天文臺獲悉，中國天眼FAST目前已發現脈衝星數量超過240顆，基於FAST數據發表的高水準論文達到40余篇。這意味著，隨著性能的提升，FAST的科學潛力正在逐步顯現。

無人機拍攝的FAST。 歐東衢 攝

近日兩項重磅研究成果出爐

FAST，是世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡的簡稱，亦有“中國天眼”之稱。它是由人民科學家、時代楷模南仁東先生於上世紀九十年代提出構想，歷時二十餘年建設完成的巨型射電望遠鏡。其靈敏度為全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上，對促進我國天文學實現重大原創突破具有重要意義。

FAST的順利運作，使我國相關科研團隊迅速成為國際快速射電暴領域的核心研究力量。記者獲悉，中國天眼FAST最新的觀測揭示了宇宙毫秒無線電爆發的新物理，研究成果正陸續發表于國際科學期刊《自然》雜誌上。

其中一項重大成果，是北京大學教授、國家天文臺研究員李柯伽研究團隊利用FAST探測到一例全世界僅有21例的快速射電暴重復爆FRB180301，在國際上首次發現該重復爆的輻射具有非常豐富的偏振特徵。這一觀測對快速射電暴的輻射起源提供了新的資訊，顯示了磁層在快速射電暴輻射機制中的作用。該成果論文已于北京時間10月29日在國際科學期刊《自然》雜誌上正式發表。

另一成果，是北京師範大學林琳博士、北京大學張春風博士、國家天文臺王培博士等聯合研究團隊利用FAST對銀河系磁星軟伽馬重復暴源SGR 1935+2145進行多波段聯合觀測。在SGR 1935+2145發生高能爆暴發的同時，借助FAST超高的靈敏度對射電波段流量給出了迄今為止最嚴格的限制。該成果説明SGR和FRB爆暴發具有較弱的相關性，磁星暴發産生FRB必須依賴於極其特殊的物理條件。相關論文于北京時間11月5日在國際科學期刊《自然》雜誌正式發表。

來源於磁層的快速射電暴偏振多樣性  李柯伽 供圖

FAST科學潛力正逐步顯現

FAST從預研到完成花費了26年的時間，前後四代近百名科研工作者前赴後繼投入到這個項目中。FAST它的反射面面積相當於大約30個標準足球場，無可爭議地成為世界最靈敏的單口徑射電望遠鏡，大大拓展人類的視野，也使中國的天文學家終於有機會走到人類視界的最前沿。

隨著一系列關鍵技術的突破，FAST自2016年落成以來，經過三年多的調試，于2020年1月11日通過國家驗收並正式開放運作。目前設施運作穩定可靠，近一年已經觀測服務了超過5200個觀測機時，達到超過預期設計目標近2倍。

“FAST靈敏度達全球第二大單口徑射電望遠鏡的2.5倍以上，超強靈敏度使其在射電瞬變源方面具有重大潛力。”中國科學院院士、國家天文臺臺長常進介紹，FAST有望在短時期時間內實現納赫茲的引力波探測、捕捉到宇宙大爆炸時期的原初引力波，為研究宇宙大爆炸原初時刻的物理過程提供數據支撐。同時它還有能力將我國深空探測及通訊能力延伸至太陽系邊緣，滿足國家重大戰略需求。

值得指出的是，FAST發現脈衝星數量已超過240顆，包括被稱作“黑寡婦”的新脈衝雙星系統，以及有“紅背蜘蛛”之稱的具有掩食現象的毫秒脈衝雙星。借助FAST的高靈敏度，脈衝星信號掩食現象以及脈衝星信號到達時間延遲等細節變化，都被清晰觀測到。

當前，引力波的探測是天文學界的熱門話題。中國科學院院士、FAST科學委員會主任武向平介紹，通過對毫秒脈衝星的長期監測，選取一定數目的毫秒脈衝星組成計時陣列，可以探測來自超大品質雙黑洞等天體發出的低頻引力波。而FAST的超高靈敏度，將脈衝星的測時精度提升了至少一個數量級，這有望使人類首次具備納赫茲引力波的探測能力。

“可以説，我們已經走在‘出大成果’的攀登之路上。”武向平説。

滿天繁星下的FAST。 劉續 攝

明年將向全世界開放

為實現在短時間內“多出成果、出大成果”的目標，FAST的觀測時間可謂相當寶貴。

“目前，觀測時間的競爭已經相當激烈。”FAST運作和發展中心常務副主任、總工程師姜鵬告訴記者，今年2月，FAST團隊克服疫情影響，正式啟動科學委員會遴選出的五個優先和重大項目，近百名科學家開始使用並處理FAST的科學數據。4月，時間分配委員會開始向國內天文界徵集自由申請項目，目前已經接到170余份申請。

“申請的總時間約5500個小時，實際批准1500個機時，只有30%能得到支援。”姜鵬説。

據了解，為讓這一“大國重器”的價值得以充分發揮，FAST團隊夜以繼日精準調試，盡最大力量將FAST維持在最佳狀態，力爭通過優化技術保障，讓觀測時間得以安排得更加“緊湊”。

“今天取得的成果，只是證明了望遠鏡科學産出所能達到的高度，但這不應該是終點，而是一個新的起點。”武向平表示，為了發揮更大的科學價值，計劃明年將FAST向全世界科學家開放使用。