中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)10月10日宣布,被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)了多顆脈沖星,這是我國(guó)天文望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)脈沖星。
FAST工程副總工程師李菂稱,F(xiàn)AST調(diào)試進(jìn)展超過預(yù)期,并已開始系統(tǒng)的科學(xué)產(chǎn)出。目前已經(jīng)探測(cè)到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體,其中6顆通過國(guó)際認(rèn)證。
脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(XPNAV)相關(guān)負(fù)責(zé)人向新京報(bào)記者解釋,脈沖星的研究將有助于我們理解宇宙的起源,并為航天器星際航行提供精確導(dǎo)航。而前不久離世的FAST總工程師兼首席科學(xué)家南仁東則說過,這只巨大的“天眼”,甚至能搜尋可能存在的星外文明。
研究脈沖星有助獲得重大物理學(xué)答案
脈沖星是一種高速自轉(zhuǎn)的中子星,由恒星演化和超新星爆發(fā)產(chǎn)生。它的密度極高,每立方厘米重達(dá)上億噸。脈沖星自轉(zhuǎn)速度很快、自轉(zhuǎn)周期精確,是宇宙中最精準(zhǔn)的時(shí)鐘。正因如此,脈沖星會(huì)發(fā)射一斷一續(xù)的周期性脈沖信號(hào),就好比轉(zhuǎn)動(dòng)的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光。
這一特殊“本領(lǐng)”,讓脈沖星在計(jì)時(shí)、引力波探測(cè)、廣義相對(duì)論檢驗(yàn)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。李菂說,脈沖星具有在地面實(shí)驗(yàn)室無法實(shí)現(xiàn)的極端物理性質(zhì),對(duì)其進(jìn)行研究有望得到許多重大物理學(xué)問題的答案。
據(jù)中科院科普公眾號(hào)“科學(xué)大院”介紹,對(duì)脈沖星進(jìn)行觀測(cè),不僅能夠研究脈沖星自身的極端物理狀態(tài),還能對(duì)星際介質(zhì)、銀河系磁場(chǎng)、引力波等目標(biāo)進(jìn)行研究。
50年來,天文學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)到2700多顆各種類型的脈沖星。因?yàn)槊}沖星的特殊性,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)兩度授予了與脈沖星有關(guān)的發(fā)現(xiàn)(1974年度,發(fā)現(xiàn)第一個(gè)脈沖星;1993年度,發(fā)現(xiàn)第一個(gè)雙星系統(tǒng)中的脈沖星,并利用它很好地驗(yàn)證了引力波輻射理論)。
6顆被確認(rèn)未來有望發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星
國(guó)家天文臺(tái)介紹,F(xiàn)AST已經(jīng)探測(cè)到了數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體。經(jīng)過國(guó)際合作,例如利用澳大利亞64米Parkes望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)認(rèn)證,首批認(rèn)證了兩顆脈沖星:一顆編號(hào)J1859-0131(又名FP1-FAST pulsar #1),自轉(zhuǎn)周期為1.83秒,據(jù)估算距離地球1.6萬光年;一顆編號(hào)J1931-01(又名FP2),自轉(zhuǎn)周期0.59秒,據(jù)估算距離地球約4100光年,兩顆脈沖星分別于今年8月22日、25日發(fā)現(xiàn)。另有4顆脈沖星也通過了國(guó)際射電天文臺(tái)認(rèn)證,具體參數(shù)結(jié)果還在分析中。
宇宙中有大量脈沖星,但由于其信號(hào)暗弱,易被人造電磁干擾淹沒,目前只觀測(cè)到一小部分。國(guó)家天文臺(tái)表示,具有極高靈敏度的FAST望遠(yuǎn)鏡是發(fā)現(xiàn)脈沖星的理想設(shè)備,未來有望發(fā)現(xiàn)更多守時(shí)精準(zhǔn)的毫秒脈沖星。
研究宇宙起源、發(fā)展星際導(dǎo)航
脈沖星的自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定,準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)為引力波探測(cè)、航天器導(dǎo)航等重大科學(xué)及技術(shù)應(yīng)用提供了理想工具。“脈沖星的研究有助于我們了解中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輻射機(jī)制,”脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(XPNAV)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,“中子星是恒星死亡的遺跡,知道其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輻射機(jī)制,就可以知道恒星和宇宙的演化,從而推測(cè)恒星的過去、現(xiàn)在,甚至預(yù)測(cè)未來。”
該負(fù)責(zé)人介紹,目前公布的兩顆脈沖星自轉(zhuǎn)周期都是秒級(jí)的,如果后續(xù)能夠發(fā)現(xiàn)毫秒級(jí)的脈沖星,有望用于航天器導(dǎo)航。
“就像我們?cè)诘孛嫘枰獙?dǎo)航,航天器在宇宙中就像汪洋中的船,更需要導(dǎo)航,比如指引它們?nèi)セ鹦堑绕渌乔颉?rdquo;該負(fù)責(zé)人說,目前航天器導(dǎo)航是通過地面發(fā)射電磁波實(shí)現(xiàn)的,未來利用脈沖星可以實(shí)現(xiàn)航天器在宇宙間自主導(dǎo)航,導(dǎo)航精度也可能更高。另外,脈沖星的研究也有望對(duì)探測(cè)引力波做出原創(chuàng)貢獻(xiàn)。
去年11月10日,我國(guó)發(fā)射脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)報(bào)道稱,脈沖星導(dǎo)航技術(shù)成功以后,可以對(duì)衛(wèi)星的位置進(jìn)行跟蹤測(cè)量,屆時(shí)將長(zhǎng)時(shí)間不再需要地面測(cè)控站的測(cè)量。