足球場圓圓的又什么又什么（“中國天眼”望穿百億光年）

　　你是否聆聽過來自宇宙深處的聲音？距離地球1.6萬光年的脈沖星信號里，又隱藏著怎樣的秘密？ 3月31日起，世界最大的單口徑射電望遠鏡——被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）正式對全球科學界開放，把它拓展出的觀察宇宙的視野分享給全世界。

　　“中國天眼”是迄今世界最大且最靈敏的射電望遠鏡，它的靈敏度是此前世界第二大的美國阿雷西博望遠鏡2.5倍以上。天文學家根據靈敏度測算，它能有效探索的空間范圍擴大約4倍，極大拓展了人類觀察宇宙視野的極限，目前已能接收到100多億光年以外的電磁信號。

　　“中國天眼”有多大

　　“中國天眼”又稱FAST，是500米口徑球面射電望遠鏡的簡稱。它位于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特洼坑中，是國家重大科技基礎設施，由中國科學院國家天文臺主導建設，是具有我國自主知識產權、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。

　　事實上，早在1994年，我國科學家南仁東就提出建設“天眼”的構想。時隔17年后，2011年3月25日，“中國天眼”開工建設，2016年9月25日落成啟用。去年1月11日，“中國天眼”通過國家驗收，投入正式運行。

　　很多網友打趣說，“中國天眼”就像一口大鍋，從下面的幾組數據，我們可以窺見“中國天眼”的身形：

　　大——反射面由4450個反射單元構成，總面積為25萬平方米，相當于30個標準足球場那么大。如果把它看成是一口盛滿水的鍋，容量夠全世界每個人分到4瓶水。

　　巧——30噸的饋源艙通過6根鋼索控制，可以在140米高空、206米的尺度范圍內實時定位。

　　強——能看見更遙遠暗弱的天體，它1分鐘就能發現的星體，即使把坐標提供給百米口徑的射電望遠鏡，對方也要9分鐘才能看見。

　　精——500米的尺度上測量角度精確到8角秒，10毫米的定位精度要求最高做到了3.8毫米。

　　我們看到的圓圓的“大鍋”，其實就是射電望遠鏡的反射面。它作為射電望遠鏡的主體，一般會被做成拋物面的形狀。來自遙遠天體的無線電波，可以通過這個拋物面反射后，匯聚到拋物面的焦點。在那里，我們會放置一臺叫做“接收機”的裝置，用來接收“大鍋”收集到的射電信號。這個反射面的面積越大，就能匯集更多的能量，也就能探測到更暗弱、更遙遠的天體。

　　“中國天眼”有多強

　　截至目前，“中國天眼”已發現300多顆脈沖星，脈沖星就是旋轉的中子星，因不斷地發出電磁脈沖信號而得名，其密度每立方厘米相當于1萬艘萬噸巨輪的質量壓縮起來，那是一個地球上無法想象的、類似科幻小說《三體》里“水滴”的世界，從脈沖星中遴選出脈沖信號穩定的毫秒脈沖星，將來有望應用于星際導航。

　　舉例來說，如果你要走到火星甚或走出太陽系、銀河系，根本無法用地球上的GPS去導航，但如果能知道宇宙中很多脈沖星的位置，就可以通過它來定位、導航。

　　1967年，人類發現了第一顆脈沖星；直到50年后，中國人才用自己的射電望遠鏡FAST發現了第一顆新脈沖星。而在如此短時間內發現這么多顆脈沖星，足見“天眼”實力之強。未來5年這一數字有望達到1000顆，甚至有望幫助人類發現銀河系外的第一顆脈沖星。

　　此外，“天眼”脈沖星計時精度領先國際水平4倍以上，有望在納赫茲引力波這一備受全世界關注的前沿科學探測方面取得重大突破。

　　而在地外文明搜索方面，“天眼”安裝了專門的后端設備，主要就是從“天眼”浩如煙海的電磁信號中，篩選出有用的窄帶候選信號，而把天體和人工信號排除掉。美國加州大學伯克利分校地外文明研究團隊基于幾十年的地外文明搜索經驗，攜手中國科學院國家天文臺，為“中國天眼”量身開發了這套專門設備。

　　“中國天眼”追逐外星人的姿勢，和它的巡天模式有關，除了借助地球自轉靜悄悄地“偷看”天空外，還能向特定的目標天體暗送“秋波”，反復觀測。經過驗證，“天眼”的后端設備非常有效。高分辨率使得這套設備對宇宙噪音的處理能力非常出色，讓“天眼”在外星人搜尋上如虎添翼。

　　專家表示，FAST作為世界最大的單口徑望遠鏡，將在未來20至30年保持世界一流地位。

　　“中國天眼”看多遠

　　能刺穿“光年之外”，刷新宇宙深空的天圖；能巡視宇宙大爆炸“蹤跡”,洞悉宇宙“前世”……

　　“中國天眼”有四大科學目標：巡視宇宙中的中性氫,研究宇宙大尺度物理學,以探索宇宙起源和演化；觀測脈沖星,研究極端狀態下的物質結構與物理規律；主導國際低頻甚長基線干涉測量網,獲得天體超精細結構；探測星際分子,搜索可能的星際通信信號。

　　為了這四大目標，“天眼”全副武裝，前所未有地擴大了人類探索宇宙的 “可視范圍”——與美國的“鳳凰”計劃相比，口徑500米的“中國天眼”可將類太陽星巡視目標擴大至少5倍,可有效探索的空間范圍體積遠超此前最先進的射電望遠鏡。

　　天文學家介紹，射電望遠鏡觀測的是肉眼不可見的電磁波，它“眼中”的星空，不是一張常規的由恒星和星云等組成的星圖，而更像是一個由宇宙空間中各種電磁信號組成的數據庫。專家曾預計，“中國天眼”10年中的數據存儲需求接近1億GB。

　　國家天文臺給“中國天眼”確立了優先研究突破領域，其中銀道面脈沖星巡天的目標，是通過對掃描星空的海量數據進行分析，全面更新脈沖星和近鄰宇宙的氣體分布圖像。截至目前，它已發現300多顆脈沖星，未來5年這一數字有望達到1000顆，甚至有望幫助人類發現銀河系外的第一顆脈沖星。

　　“中國天眼”首席科學家李菂介紹，“中國天眼”已發現的脈沖星，大部分來源于一種叫漂移掃描的觀測模式。漂移掃描可以被稱為“盲搜”，就像我們夜晚掃視星空一樣。結合深度學習人工智能，天文學家可以對海量巡天數據進行快速搜索。

　　另一種常用觀測模式叫跟蹤，就像我們盯著一顆星星看。優先研究突破領域之一的仙女座大星系中性氫成像和脈沖星搜尋，一方面是為了進一步揭秘距銀河系最近的代號M31的這個河外星系，另一方面天文學家希望通過跟蹤來捕獲銀河系外的第一顆脈沖星。

　　本版文圖據新華社、《科技日報》等媒體

　　來源： 青島早報