神秘未知的事物,，似乎總有一種魔力，吸引人類在探索的道路上前赴后繼,。天文便是如此：在廣袤的宇宙中，經(jīng)常有一股電波襲來,，僅僅閃現(xiàn)幾個毫秒,。沒人知道,，它究竟是什么。

2007年,，天文學家在分析澳大利亞64米射電望遠鏡2001年記錄的信號中,，發(fā)現(xiàn)了這樣的毫秒電波。隨后,，天文學家一直試圖尋求真相：誰發(fā)出了電波,？如此快速閃現(xiàn)的電波，究竟包含了什么信息,？

經(jīng)過大約10年的探尋,，天文學家收集了30多個爆發(fā)源，它們在太空幾乎是隨機分布的,，因此斷定“這些毫秒電波閃現(xiàn)源中的絕大多數(shù),，并非銀河系內(nèi)的天體發(fā)出”。2017年,，國際天文學家終于捕獲到一個毫秒無線電爆發(fā),，利用世界多臺大射電望遠鏡聯(lián)合探測，將這個重復爆發(fā)的無線電快速閃現(xiàn)源,，定位到宇宙深處30億光年之外的一個星系,。

那些年，在這個前沿領域,，中國沒有太多的話語權,。因為中國沒有足夠大的射電望遠鏡，我國天文學家便很難拿到第一手資料,，所以他們中的大多數(shù),，做的是理論研究。

2016年,，被譽為“中國天眼”的FAST（500米口徑球面射電望遠鏡)竣工,，其反射面相當于30個足球場，經(jīng)過3年調(diào)試,，無可爭議地成為世界最靈敏的射電望遠鏡,，大大拓展了人類的視野，也讓中國天文學家終于有機會走到人類視界的最前沿,。

如今,，F(xiàn)AST望遠鏡已經(jīng)對國內(nèi)天文學家開放，一個又一個原創(chuàng)突破接連“冒”了出來,。還記得“誰發(fā)出了毫秒電波”這個科學問題嗎,？FAST望遠鏡給出了最新觀測，中國天文學家就此揭示了宇宙毫秒無線電爆發(fā)的新物理,，相關成果論文連續(xù)兩次登上國際學術期刊《自然》,。

為兩大爭鋒“一錘定音”

故事要從一年前說起,。

據(jù)北京大學教授、中科院國家天文臺研究員李柯伽介紹,，在2019年FAST望遠鏡的嘗試性開放觀測中,，研究團隊便希望利用FAST望遠鏡，觀測一個澳大利亞2018年3月1日探測到的爆發(fā)源FRB 180301,，看看這個源是否會重復爆發(fā),。

幸運的是，2019年7月16日,，一個2小時的FAST望遠鏡觀測,，如愿探測到了4次爆發(fā)。

“這個結果讓人激動,！”中科院國家天文臺研究員韓金林說,。

然而，在9月11日的4個小時觀測過程中,，研究團隊竟然什么信號也沒有探到,。

課題組內(nèi)部研究后，發(fā)現(xiàn)原先澳大利亞報告的爆發(fā)源位置存在,，隨后調(diào)整了觀測策略,，將望遠鏡對準的新的位置，并記錄偏振信號,。

很快,，策略調(diào)整的效果顯現(xiàn)了。

在2019年10月6日和7日,，F(xiàn)AST望遠鏡在6個小時內(nèi)探測到11次爆發(fā),。統(tǒng)計下來，在共計12個小時的觀測時間里,，F(xiàn)AST望遠鏡探測到15次閃現(xiàn),，每次電波閃現(xiàn)的強度曲線也各不相同。

“這個爆發(fā)源,，與那個30億光年外的爆發(fā)源距離類似,、無線電爆發(fā)率類似，但強度要暗弱很多,?！北本┐髮W和中科院國家天文臺聯(lián)合培養(yǎng)博士羅睿說。

更讓人欣喜的結果,，來自對11次爆發(fā)電波的高靈敏度偏振信號解析。

北京大學和中科院國家天文臺聯(lián)合培養(yǎng)博士姜金辰說,，F(xiàn)AST望遠鏡觀測的11個爆發(fā)信號中,，有7個毫秒閃現(xiàn)爆發(fā),，能夠很好地解析出其偏振。令人激動的是,，這7個偏振不僅是變化的,，而且呈現(xiàn)出變化的多樣性。如此變化的偏振,，在早先的重復爆中是從未看到過的,。

“這些也再次說明，F(xiàn)AST望遠鏡裝配的接收機偏振測量能力非常好,?！崩羁沦ふf。過去,，世界上的望遠鏡僅僅對“30多個爆發(fā)源中的幾個”記錄了偏振信號,，能夠詳細研究的樣本非常少。先前的探測看到：重復爆發(fā)源要么表現(xiàn)出平平的偏振角,，即電波的極化面不變,；要么是偏振角變化的現(xiàn)象，僅在一次性爆發(fā)源中看到過兩次,。

如今,，F(xiàn)AST望遠鏡觀測到的偏振變化多樣性，則明確說明：宇宙中的爆發(fā)源可能來自致密星體磁層中的物理過程,。這個觀測結果,，直接對一批國際學者關于爆發(fā)來自粒子沖撞的理論提出挑戰(zhàn)，為近幾年兩大門派的理論爭鋒一錘定音,。

這一研究成果的論文,，已于北京時間2020年10月29日凌晨發(fā)表于《自然》雜志。

揭開宇宙毫秒無線電爆發(fā)新物理

2020年4月,，F(xiàn)AST望遠鏡迎來了一位新的使用者——北京師范大學講師林琳,。她也是FAST望遠鏡近期另一篇《自然》論文的第一作者。

林琳及其所在的團隊,，提出了對銀河系磁星SGR J1935+2154軟伽馬射線重復暴源的觀測申請,。FAST望遠鏡對此進行了持續(xù)監(jiān)測。

然而,，在該磁星的X,、軟伽馬射線爆發(fā)活躍期，特別是29個軟伽馬射線暴對應的精確時間節(jié)點上,，F(xiàn)AST望遠鏡并未探測到任何源射電輻射,。

“這在一定程度上說明，宇宙中致密天體不同波段的爆發(fā)時，物理條件非?？量?，無線電與伽瑪光子不能同時掃過地球?！睋?jù)聯(lián)合研究團隊成員,、中科院國家天文臺助理研究員王培介紹，F(xiàn)AST望遠鏡結合此前的探測,，給出了這一快速射電暴源迄今最嚴格的射電流量限制,。

所謂快速射電暴,，是目前已知宇宙中射電波段最明亮的爆發(fā)現(xiàn)象,，持續(xù)時間極短,，通常只有幾毫秒，能量釋放量巨大,，至今尚未有其起源的明確解釋,。

王培說，這一領域的關鍵是認證其對應體,。磁星是高度磁化的特殊中子星,，2020年4月28日，加拿大的氫強度測繪實驗望遠鏡,，第一次在銀河系內(nèi)磁星SGR J1935+2154探測到了毫秒級射電脈沖暴發(fā)FRB 200428,，追蹤到磁星與快速射電暴之間的聯(lián)系。如今,，F(xiàn)AST望遠鏡觀測結合了國際多波段設備,，結果表明，F(xiàn)RB與SGR暴發(fā)具有較弱的相關性,。

“FAST望遠鏡的測量結果,，對研究快速射電暴的起源和物理機制，起到重要的推動作用,?！蓖跖嗾f。

這一研究成果,，已于北京時間11月5日凌晨在線發(fā)表在《自然》雜志,。

“走上‘出大成果’的攀登之路”

隨著一系列關鍵技術的突破，F(xiàn)AST望遠鏡于2020年1月11日通過國家驗收,，標志著望遠鏡所有技術指標都已經(jīng)達到設計要求,，并已經(jīng)具備了開放運行的條件。

FAST運行和發(fā)展中心常務副主任,、總工程師姜鵬說,，目前,，F(xiàn)AST望遠鏡設施運行穩(wěn)定可靠，近一年已經(jīng)觀測服務了超過5200個觀測機時,。

談及這一穩(wěn)定觀測的數(shù)據(jù)時,，姜鵬專門提到地方政府的貢獻：“貴州省委省政府，在望遠鏡電磁環(huán)境保護方面作出了非常大的犧牲,。”他說,，當?shù)卣涮踪Y金解決了FAST望遠鏡的雙回路供電,、地災治理等問題，在周邊布設20多個防雹站,，為望遠鏡安全運行默默無聲地作著貢獻,。

2020年2月，F(xiàn)AST正式啟動了科學委員會遴選出的5個優(yōu)先和重大項目,，已經(jīng)有近200家科學用戶開始使用并處理FAST的科學數(shù)據(jù),。4月，F(xiàn)AST時間分配委員會開始向國內(nèi)天文界征集自由申請項目,。

“我們已經(jīng)接到170余份申請,，申請的總時間約5500個小時，實際批準1500個機時——只有近30%能得到支持,，可見FAST望遠鏡觀測時間競爭相當激烈,。”姜鵬說,。

中國科學院院士,、FAST科學委員會主任武向平說，隨著性能的提升,，F(xiàn)AST的科學潛力逐步顯現(xiàn),。

在他看來，F(xiàn)AST的歷史最強絕對靈敏度,，使其在射電瞬變源方面具有重大潛力,。截至目前，基于FAST的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過240顆,，在同一時間段世界第一,，發(fā)表的高水平學術論文超過40篇——

今年4月，中科院國家天文臺研究人員利用FAST觀測數(shù)據(jù),，在球狀星團M92中最新發(fā)現(xiàn)一個典型的“紅背蜘蛛”脈沖雙星系統(tǒng)M92A,，其距離地球約2.6萬光年，這也是在M92中首次探測到的脈沖星,。該發(fā)現(xiàn)還被美國天文學會選為亮點研究成果,。

5月,，中科院國家天文臺研究員朱煒瑋、李菂等與合作者利用自主研發(fā)的搜尋技術,，結合深度學習人工智能,，對FAST海量巡天數(shù)據(jù)進行快速搜索，首次發(fā)現(xiàn)一個新的快速射電暴,。

7月,，中科院南美天文中心程誠等科研人員利用FAST的19波束接收機，對一批低紅移恒星形成星系樣本中的4個星系進行先導觀測,，首次探測到3個星系的中性氫發(fā)射線,。

2016年2月，LIGO合作組宣布首次直接探測到廣義相對論預言已久的引力波之后,，對引力波的探測成為天文學界的熱門話題,。武向平說，通過對毫秒脈沖星的長期監(jiān)測,，選取一定數(shù)目的毫秒脈沖星組成計時陣列,，可以探測來自超大質(zhì)量雙黑洞等天體發(fā)出的低頻引力波。

“受益于FAST超高靈敏度,，我們已經(jīng)將脈沖星的測時精度提升至少一個數(shù)量級,，這有望讓人類首次具備納赫茲引力波的探測能力?！蔽湎蚱秸f,，“可以說我們已經(jīng)走在‘出大成果’的攀登之路上?！?/p>

他同時表示,，當下取得的成果，只是證明了FAST望遠鏡科學產(chǎn)出所能達到的高度,，“但這不應該是終點,，而是一個新的起點”。

中青報·中青網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：中國青年報