【原】我國(guó)天文學(xué)太強(qiáng)了，6天之內(nèi)取得4大成就，這一次中國(guó)天眼有何發(fā)現(xiàn)

姿勢(shì)分子_ 2021-05-20

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自從2020年12月阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡坍塌之后，全世界就只有一只“天眼”還在凝望著宇宙，那就是我們的中國(guó)天眼——FAST。

（圖片說(shuō)明：號(hào)稱中國(guó)天眼的FAST）

5月20日，國(guó)際天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊甚至以封面的形式展現(xiàn)了中國(guó)天眼的最新發(fā)現(xiàn)——201顆脈沖星。那么，F(xiàn)AST究竟有多偉大呢？它為何要研究脈沖星呢？這一次的發(fā)現(xiàn)又意味著什么呢？

中國(guó)天眼

中國(guó)天眼的全名500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，簡(jiǎn)稱FAST。1994年，我國(guó)天文學(xué)家南仁東首次提出了這個(gè)設(shè)想。他在貴州大山中奔波了十幾年，后來(lái)又四處奔走，最終才得以立項(xiàng)，于是有了今天的FAST。

FAST是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，一舉打破了阿雷西博保持了數(shù)十年的350米口徑的紀(jì)錄，并且綜合觀測(cè)能力也是后者的10倍。

（圖片說(shuō)明：已經(jīng)坍塌的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡）

雖然網(wǎng)絡(luò)文章和網(wǎng)民們都期待著它在發(fā)現(xiàn)外星人方面有所成就，但科學(xué)家們更多地還是希望它取得一些實(shí)質(zhì)性的天文研究，其中最重要的，就是脈沖星。

什么是脈沖星

當(dāng)大質(zhì)量恒星以超新星爆發(fā)的形式滅亡時(shí)，如果核心處的質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到奧本海默極限，它就會(huì)形成一顆中子星。中子星是一種密度極大的天體，它幾乎完全由中子構(gòu)成，所以密度和中子的密度差不多，計(jì)算下來(lái)大約每立方厘米就有幾億噸！

在所有的中子星中，脈沖星又是尤其特殊的一種。它們擁有著極高的自轉(zhuǎn)速度，并且會(huì)從兩極釋放出強(qiáng)大的脈沖信號(hào)。這兩束脈沖在宇宙中來(lái)回招搖，就像是海上的燈塔一樣，因此脈沖星又被稱為宇宙燈塔。

（圖片說(shuō)明：脈沖星）

脈沖星的自轉(zhuǎn)速度有多快呢？根據(jù)觀測(cè)，它們之中有很大一部分的自轉(zhuǎn)周期甚至只有幾毫秒！雖然它們的直徑可能只有10公里，但這樣的自轉(zhuǎn)速度也足夠驚人了。而所有自轉(zhuǎn)周期在1-10毫秒之間的脈沖星，就被稱為毫秒脈沖星。

脈沖星的自轉(zhuǎn)速度不僅快，而且極其穩(wěn)定。它就像是宇宙中標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘，可以幫助我們用來(lái)計(jì)時(shí)。這對(duì)于我們觀測(cè)其他天體，有著重要的借鑒意義。不僅如此，科學(xué)家們還設(shè)想過(guò)，如果未來(lái)的人類能夠進(jìn)行星際航行，那么這些脈沖星將是我們的宇宙路牌，幫助我們找到目的地，以及回到太陽(yáng)系的路。

而且脈沖星本身作為致密星的一種，本來(lái)就非常特殊，擁有著非常極端的環(huán)境。這對(duì)于我們研究、驗(yàn)證一些極端的天體物理學(xué)理論來(lái)說(shuō)，也是非常重要的。

中國(guó)天眼的重大發(fā)現(xiàn)

自從建成以來(lái)，中國(guó)天眼始終致力于對(duì)脈沖星的觀測(cè)。在此之前，它一共發(fā)現(xiàn)了超過(guò)340顆脈沖星，這是同時(shí)期內(nèi)全世界其他所有望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總和的3倍還要多。而基于FAST的觀測(cè)結(jié)果而發(fā)表的高水平論文，也超過(guò)了70篇。

這個(gè)數(shù)字已經(jīng)足夠令人震撼了，但是我國(guó)科學(xué)家并沒(méi)有停止步伐。

5月20日，《天文和天體物理學(xué)研究》的封面上展示了FAST的重要成果：我國(guó)國(guó)家天文臺(tái)研究員韓金林領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)利用FAST展開(kāi)了一項(xiàng)名為脈沖星快照巡天（GPPS）的任務(wù)，在一年左右的時(shí)間內(nèi)，一共發(fā)現(xiàn)了銀河系銀道面內(nèi)的201顆脈沖星！這其中很多都是非常暗弱的脈沖星，甚至包括40顆毫秒脈沖星，以及16顆脈沖雙星（兩個(gè)脈沖星組成的雙星系統(tǒng)）。

這么多的脈沖星，催生出了許多新的問(wèn)題。比如說(shuō)，研究人員發(fā)現(xiàn)，有一些脈沖星的信號(hào)，看起來(lái)非常遙遠(yuǎn)，就好像是銀河系以外的脈沖星。不過(guò)，這其實(shí)是銀河系旋臂的影響作用所導(dǎo)致的。通過(guò)這樣的發(fā)現(xiàn)和研究，可以幫助科學(xué)家分析銀河系的星際空間內(nèi)電子的分布情況。

（圖片說(shuō)明：脈沖雙星）

走向世界天文學(xué)的金字塔尖

不得不說(shuō)，最近這些年來(lái)，我國(guó)在天文和航天領(lǐng)域的發(fā)展確實(shí)是非?？臁Ｓ绕涫窃谧罱荒甑臅r(shí)間里，取得了太多舉世矚目的成就——時(shí)隔四十多年再現(xiàn)人類月表采樣返回、正式開(kāi)始建設(shè)屬于我國(guó)自己的空間站、成為世界上第二個(gè)實(shí)施火星地表探索的國(guó)家、檢測(cè)到宇宙最高能光子從而開(kāi)創(chuàng)人類超高能伽馬天文學(xué)……這些內(nèi)容，我們都曾經(jīng)發(fā)文介紹，這些熱搜，如今還歷歷在目。

這里我們還要提到一點(diǎn)，同樣是這兩天的新聞。原諒我實(shí)在是分身乏術(shù)，在本文中一起介紹了，那就是我國(guó)悟空號(hào)衛(wèi)星取得的重大突破。

（圖片說(shuō)明：悟空號(hào)衛(wèi)星）

悟空號(hào)是我國(guó)在2015年發(fā)射升空的一顆衛(wèi)星，也可以稱之為我國(guó)最早的太空望遠(yuǎn)鏡。它能夠探測(cè)宇宙中的伽馬射線、電子等各種輻射，從而對(duì)當(dāng)今世界最重要的宇宙謎題進(jìn)行探究，那就是暗物質(zhì)之謎。

5月18日，《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表了我國(guó)科學(xué)家基于悟空號(hào)衛(wèi)星4年半以前的數(shù)據(jù)所取得的最新發(fā)現(xiàn)。它觀測(cè)到了許多來(lái)自宇宙的高能氦核，其能量高達(dá)70 GeV（十億電子伏特）至80 TeV（萬(wàn)億電子伏特）。

這次發(fā)現(xiàn)，不僅對(duì)于科學(xué)家理解高能宇宙線及其加速之謎，也標(biāo)志著我國(guó)悟空號(hào)衛(wèi)星在電子、質(zhì)子和氦核宇宙線測(cè)量方面都取得了世界級(jí)成就，躋身世界前列。

僅僅這6天時(shí)間內(nèi)，天問(wèn)一號(hào)著陸、LHAASO檢測(cè)到迄今為止最強(qiáng)伽馬射線、悟空號(hào)的高能氦核數(shù)據(jù)以及FAST發(fā)現(xiàn)了201顆脈沖星。我國(guó)的天文學(xué)發(fā)展，真的是不得了了，相信全世界都要敬佩我國(guó)的天文學(xué)發(fā)展！