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中國(guó)天眼FAST背后的年輕“追星人”:我們的征途是星辰大海

2018年01月26日 10:04 | 來(lái)源:央視新聞客戶端
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說(shuō)到天文學(xué)家,也許我們腦海里會(huì)浮現(xiàn)出一些舉著望遠(yuǎn)鏡仰望著星空,充滿神秘氣息的形象,可在中科院國(guó)家天文臺(tái),有這樣一群年輕人,他們總是繞著一口“大鍋”轉(zhuǎn)悠。這口大鍋就是FAST,全稱500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,也被譽(yù)為“中國(guó)天眼”。如果說(shuō)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是在看的話,那射電望遠(yuǎn)鏡更像是在聽(tīng):豎著耳朵,靜候佳音。作為世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡,建成試運(yùn)行一年多來(lái),已經(jīng)有9顆脈沖星被它發(fā)現(xiàn)并認(rèn)證,而這群年輕的天文工作者,就是用“天眼”追星星的人。

這是一段用脈沖星信號(hào)映射的聲音制作出來(lái)的音樂(lè)。國(guó)家天文臺(tái)的研究人員將兩顆脈沖星的自轉(zhuǎn)周期放慢了80倍,把脈沖星的信號(hào)振幅轉(zhuǎn)換成了聲音的強(qiáng)度,就連里面的打擊樂(lè)、鼓聲都來(lái)自于脈沖星的頻率。

潘之辰第一次聽(tīng)到這段聲音的時(shí)候還在上學(xué),他一直期盼著什么時(shí)候自己也能發(fā)現(xiàn)一顆脈沖星,好仔細(xì)聽(tīng)一聽(tīng)來(lái)自外太空的夢(mèng)幻之音,去年8月,他終于聽(tīng)見(jiàn)了,自己苦苦搜尋的脈沖星密語(yǔ)。

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 潘之辰:你如果聽(tīng)到它就是這樣,超級(jí)難聽(tīng),第一反應(yīng)就是怎么是這樣的聲音,但是再往后你就想,認(rèn)了,反正都是自己發(fā)現(xiàn)的。

理想很豐富,現(xiàn)實(shí)有點(diǎn)單調(diào)。作為一個(gè)從小就立志尋找外星人的天文愛(ài)好者,潘之辰2011年電子系畢業(yè)后考上了天文學(xué)的研究生,高高興興念完了博士,在國(guó)家天文臺(tái)譜線研究的凳子上還沒(méi)坐熱,就被拎去對(duì)著電腦找星星,電腦的另一頭,連著一個(gè)巨大的望遠(yuǎn)鏡。

FAST,全稱500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,這么大的一口“鍋”可以實(shí)時(shí)調(diào)整它的反射面,不差分毫地將信號(hào)反射到一點(diǎn),匯聚、探測(cè)那些宇宙深處微弱的無(wú)線電信號(hào)。不過(guò)現(xiàn)在FAST還處于調(diào)試期,但接收低頻電磁波已經(jīng)可以很精準(zhǔn)了,這時(shí)候,發(fā)射低頻波的脈沖星就成了觀測(cè)的主要目標(biāo)。因?yàn)樽赞D(zhuǎn)周期非常穩(wěn)定,脈沖星準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)可以作為引力波探測(cè)、甚至星際導(dǎo)航的理想工具。

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 錢磊:哪兒有一顆恒星,哪兒會(huì)有高能粒子的輻射,哪個(gè)地方是比較危險(xiǎn)的,脈沖星就可以用來(lái)作為導(dǎo)航,如果我們的征途是星辰大海,我們要往地球之外去的時(shí)候,那么我們就需要知道天體在我們周圍的分布,這樣的話我們才會(huì)有一張?jiān)谛请H空間航行的航海圖。

不僅如此,脈沖星還是理想的天體物理實(shí)驗(yàn)室,它一邊飛速自轉(zhuǎn),一邊有節(jié)奏地彈出脈沖,就像是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的燈塔,當(dāng)燈塔的光掃過(guò)地球的時(shí)候,地球就可以接收到一次信號(hào)。FAST現(xiàn)在一秒鐘采樣5000次,這些數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器,往往一個(gè)晚上,擺在潘之辰和同事面前的就是十幾TB的數(shù)據(jù)和三萬(wàn)多張信號(hào)圖表。他們要運(yùn)用大數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析,來(lái)尋找存在脈沖星特征的候選體。

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 潘之辰:一天能看一萬(wàn)多張,但這個(gè)也就是人的極限了,盯著屏幕,很使勁地看,大力出奇跡。

FAST不同于大家之前接觸的傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡,沒(méi)有任何成熟的經(jīng)驗(yàn)可供參考。剛開(kāi)始,對(duì)于它找出的脈沖星信號(hào)特征是什么樣的,誰(shuí)也不知道,誰(shuí)也不敢亂篩,所以大家只能硬看。潘之辰到哪兒都背著個(gè)電腦,隔壁辦公室的錢磊陪愛(ài)人產(chǎn)檢時(shí),也蹲在外面看圖。去年八月,錢磊在產(chǎn)房外刷著圖,突然他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常明顯的信號(hào),一條黑線漸入又淡出,就像是星星從他眼前一閃而過(guò)。

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 錢磊:那顆脈沖星(信號(hào))太強(qiáng)了,我一眼就能看到它肯定是脈沖星,只是說(shuō)我不知道它是已知的脈沖星,還是未知的脈沖星。

錢磊趕緊給潘之辰打電話,以防萬(wàn)一,他們用德國(guó)的射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合觀測(cè),最終確認(rèn)這就是一顆從未被發(fā)現(xiàn)的脈沖星,那條淡淡的黑線,是來(lái)自0.7萬(wàn)光年以外它的聲音。

整個(gè)地球所接收到的 來(lái)自宇宙的無(wú)線電信號(hào)能量加起來(lái)也翻不動(dòng)一頁(yè)書(shū),但那些來(lái)自外太空的呢喃,因?yàn)镕AST開(kāi)始被傾聽(tīng)、被捕捉。它屹立著,遙望著,如同總工程師南仁東先生寫(xiě)下的那樣:“感官安寧、萬(wàn)籟無(wú)聲,美麗的宇宙太空,以它的神秘和絢麗,召喚我們踏過(guò)平庸,進(jìn)入它無(wú)垠的廣袤?!?/p>

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 潘之辰:南(仁東)老師他在九幾年,那時(shí)候我還在讀小學(xué),甚至還在讀幼兒園的時(shí)候,就開(kāi)始考慮望遠(yuǎn)鏡的事情,到這么多年最終我們把望遠(yuǎn)鏡建在這了,然后我現(xiàn)在可以享用這個(gè)數(shù)據(jù),現(xiàn)在有這樣大的望遠(yuǎn)鏡,我們需要把它先用好,而需要用好,就光這一句話,我想對(duì)我們已經(jīng)是很重的事情了。

FAST建成試運(yùn)行一年多來(lái),9顆脈沖星已被發(fā)現(xiàn)并認(rèn)證,潘之辰用自己寫(xiě)的腳本找到了已經(jīng)超過(guò)了一半。錢磊寫(xiě)出了計(jì)算望遠(yuǎn)鏡指向的程序,并和同事們生成了FAST反射面板的30年變形軌跡。截至目前,F(xiàn)AST已經(jīng)積累了超過(guò)1500小時(shí)的試觀測(cè)時(shí)長(zhǎng),每一次掃描,科研人員們不僅需要重新設(shè)計(jì)軟件,還要迅速處理海量數(shù)據(jù),一晚也不能耽擱。潘之辰說(shuō)FAST已經(jīng)成了他最親密的伙伴,每天一早打開(kāi)電腦看它發(fā)來(lái)的訊息,就像在和自己分享昨晚看星星的體驗(yàn)。

記者:美嗎?

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 潘之辰:何止美啊,這簡(jiǎn)直就是一個(gè)有生命的東西,它有時(shí)候會(huì)跟我說(shuō),哪里可能有一個(gè)新的信號(hào),可能是脈沖星,哪天可能它跟我說(shuō),干擾多了,你們得想辦法了,通過(guò)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡,其實(shí)就是某種和宇宙對(duì)話的方式,知道宇宙跟我們說(shuō)什么。

潘之辰總說(shuō)自己是幸運(yùn)的,他們這群平均年齡不到三十歲的科研工作者,可以擁有這樣夢(mèng)寐以求的望遠(yuǎn)鏡來(lái)追尋自己的天文理想。而在這個(gè)大家伙靜靜仰望的另一端,究竟會(huì)不會(huì)有另一位朋友,也在努力向我們招手,傳遞好奇的訊息?

國(guó)家天文臺(tái)助理研究員 潘之辰:人類在宇宙中,到底是只有我們,還是說(shuō)我們有朝一日可以看到跟我們類似的生命,甚至是智慧生命,誰(shuí)都不好說(shuō),對(duì)于科學(xué)來(lái)說(shuō),既然你不能證明它沒(méi)有,那你就可以試圖想象它如果有是什么樣子,而現(xiàn)在我自己,或許也可以開(kāi)始搜索答案了。

編輯:曾珂

關(guān)鍵詞:中國(guó)天眼FAST背后的年輕“追星人”

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