位于贵州省平塘县大窝凼的500米口径球面射电望远镜（FAST）被誉为“中国天眼”，自2020年1月通过国家验收以来，FAST已经高效运行2年，在脉冲星发现、中性氢谱线测量星际磁场等领域取得一批重要科学成果。同时，FAST在2021年正式向全球开放共享，14个国家的27份国际项目开始启动科学观测。中国科学院国家天文台研究员、FAST首席科学家李菂近日接受《环球时报》记者专访时表示，FAST目前取得的成果超出此前预期，未来它将逐渐承担起前任全球最大的单孔径望远镜——阿雷西博望远镜的角色，为全球科学家提供更多观测机会。
“中国天眼”资料图
一批重要科研成果显示超预期效率
本月初，国家天文台公布了科学家依托FAST又取得的一批重要科研成果，包括FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展；获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本，首次揭示快速射电暴的完整能谱及其双峰结构；“银道面脉冲星快照巡天”项目持续发现毫秒脉冲星；开展多波段合作观测，开启脉冲星搜索新方向，并打开研究脉冲星电磁辐射机制的新途径。
FAST首席科学家李菂对《环球时报》记者表示，FAST从建成到通过验收，经过3年艰苦卓绝的调试，工程团队针对一线观测实践中的问题已经尽可能进行调整、完善，因此才有目前这样超出预想的效率，并且未来还可以更进一步提高。
在上述科研成果中，FAST对脉冲星的探索取得最为直观的成果，累计发现脉冲星509颗，也成为近两年内发现脉冲星最多的单体望远镜。脉冲星是一种快速自转的中子星，可以不断发出电磁脉冲信号。
李菂向《环球时报》记者介绍称，由于上述特征，脉冲星提供的准确时钟信号可以成为宇宙尺度上进行基础物理测量的工具，甚至是唯一可用的银河尺度的准确时钟。脉冲星的研究对天文学和基础物理都有重要意义。
李菂表示，再积累5-10年，中国科学家有望依托FAST在脉冲星研究领域取得革命性突破。目前，FAST已经在计划针对银河系的“姐妹星系”仙女座星系进行脉冲星搜索。此前，科学家还从未在银河系外的旋涡状星系中发现过射电脉冲星。
相比脉冲星，快速射电暴（FRB）是目前天文学更热门、发展更迅速的领域之一。李菂表示，快速射电暴是宇宙中最明亮的射电爆发现象，可在1/1000秒时间内释放出太阳一整年的能量。
2019年，李菂与国家天文台王培、朱炜玮等科学家领导的国际合作团队获得迄今最大的快速射电暴爆发事件样本，在一个半月的时间内观测到快速射电暴FRB121102的1652次爆发事件。这一发现超过此前该领域所有文章发表的爆发事件总量，并首次揭示了快速射电暴的完整能谱及其双峰结构。李菂对《环球时报》记者表示，这一成果将该领域推向一个高统计性研究的新阶段。
依托FAST，李菂与国家天文台庆道冲领导的国际合作团队还利用原创的中性氢窄线自吸收方法（HINSA），首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要观测证据。论文于本月初在国际学术期刊《自然》杂志以封面文章（小图）形式正式发表。李菂说，未来科学家可以利用HINSA进行更加系统的测量，有望根本性地改变目前对星际磁场的认识。
《自然》杂志
向全球开放共享的时间会越来越多
FAST是继承和超越美国阿雷西博望远镜的全球最大射电望远镜。2020年底，阿雷西博望远镜坍塌，FAST承担起更为重要的角色和责任。《环球时报》记者注意到，在上述国家天文台公布的科研成果中，不少都是国际合作团队完成的。
2021年3月31日，FAST正式向全球开放共享，向全球天文学家征集观测申请。此次征集收到来自不同国家共7216小时的观测申请，最终14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准，并于2021年8月启动科学观测。“天文领域本身就注重开放合作，正如‘天眼之父’南仁东经常提到的，人类拥有同一片天空。”李菂说。
目前，FAST有10%的观测时间供国际项目使用。李菂说，一旦国外科学家获得时间分配后，他们可以自行安排时间和观测计划，由FAST执行，而这些项目同样需要接受国际同行的评审。
据李菂介绍，申请FAST项目的科学家主要来自美国、欧洲和澳大利亚，他对与澳大利亚科学家开展的合作印象最为深刻。李菂告诉《环球时报》记者，中澳两国科学家在射电天文领域的合作开展很早，早在两国建交之前，澳大利亚射电天文学家克里斯琴森就曾于1963年来华协助中国建立射电天文设备，“这甚至比‘乒乓外交’还要早。”2017年，尚在调试期的FAST发布首批成果，发现6颗新脉冲星就是与澳大利亚科学家合作的结果。李菂表示，当时FAST搜索到非常优良的信号，之后使用了澳大利亚成熟的望远镜进行验证，这种合作提高了FAST的工作效率。李菂说，中澳在射电天文领域有着良好传统，目前两国科学家的交流合作也是十分顺畅的。
李菂说，此前全球科学家都会使用美国阿雷西博望远镜进行观测和研究，未来FAST也会逐渐承担这样的角色，向全球开放共享时间会越来越多。
美国伊利诺伊大学教授、国际星际磁场测量领域知名科学家克里斯·克鲁切尔几年前曾访问FAST。他表示，对FAST的工程与工作人员印象非常深刻，因为它是迄今为止世界上最大、最强的单天线射电望远镜，赋予了FAST产生突破性科学研究的潜力。“我期待 FAST的进一步工作，这将扩展我们对恒星形成原理的认识，并将推进天体物理学的其他领域。”
寻找地外文明不是科幻故事
作为FAST首席科学家，李菂期待FAST未来能在三个方向产生新成果：第一，在描绘银河系气体环境上有比较重要的进展；第二，在快速射电暴领域，中国科学家目前正在撰写或已经投稿的论文中，对快速射电暴环境的统一性质及其起源的物理机制上提出了原创想法、取得了前沿的结果；第三，在例如疑似地外文明信号、系外行星等探索性领域取得一些新进展。
李菂告诉《环球时报》记者，由南仁东先生主持撰写、向国家提交的FAST立项建议书曾提出五大科学目标，其中就包括搜寻地外文明。“从我们一线实验人员的角度看，搜索地外文明它完全不是一个科幻的东西，就是我们日常工作的一部分。”李菂说，搜索地外文明主要是搜索通信信号，即窄带脉冲。
1936年，柏林奥运会成为人类历史上第一次通过电视转播的奥运会。李菂说，当时的大规模无线电视信号已经发射到太空中，甚至飞出太阳系，可以被地外文明（如果存在的话）接收到。“《三体》中经典的‘不要回答’其实已经没有意义，现实是，人类已经无法追回过去数十年间发射出的那些无线信号。”李菂说。
FAST很快也将迎来一个空间新搭档——中国天宫空间站计划配置的巡天空间望远镜，也被称为“中国哈勃望远镜”。谈及未来FAST和巡天望远镜的“天地配合”，李菂表示，巡天望远镜这样的光学望远镜依然是天文学的主流，这从投入上就能看出来。未来FAST会尽量配合巡天望远镜的工作。以快速射电暴这样的瞬变现象为例，FAST可以发现一些新的源，然后由巡天望远镜进行更加深入的研究。
根据国际射电天文领域的发展现状，FAST目前领先世界10年，而由中国在内的多国参与、预计2030年投入使用的巨型射电望远镜阵列“平方公里阵”预计将成为该领域最大型、最先进的设备。“一线天文学者乐见这些发展，如果射电天文领域在10年内没有比FAST更大的投入，反而证明这不是一个蓬勃发展的行业。”李菂说，但即使在“平方公里阵”投入使用后，FAST依然有其独特之处。
环球时报-环球网/赵觉珵 邓孝慈
来源：环球网
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