中國天眼FAST的名氣非常大,這也是近幾年天文學(xué)上出現(xiàn)的具有劃時代意義的工程,這里位于貴州深山之中,周圍環(huán)境非常僻靜,空氣新鮮,安靜無聲,可以檢測到來自宇宙最遠的信號,甚至可以追溯到創(chuàng)世的那一刻的景觀,下面給大家分享中國天眼望遠鏡單口直徑。
中國天眼望遠鏡單口直徑多大:
500m
中國天眼望遠鏡在哪里:
貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣大窩凼的喀斯特洼坑中

這兩天一條科學(xué)熱點都被大家刷到了——這就是「中國天眼發(fā)現(xiàn)6顆脈沖星」。
原本我不想湊熱鬧,但想想,畢竟這是FAST首秀成績單,再加上不斷有讀者私信我,快快解讀。所以本期我們就來看看,主流新聞沒說的/說不清的那些姿勢。
先說說FAST為啥能被捧成「中國天眼」?中國天眼,全名叫「500米口徑球面射電望遠鏡」,簡稱FAST(人家要的就是快!)這是根據(jù)英文全稱 the Five-Hundred-Meter Aperture Spherical Telescope首字母簡稱來的。

這個長得像口大鍋的巨無霸,整個直徑500米(精確值是488米),裝有4450塊面板,約有30個足球場大,繞著大鍋沿兒走一圈足足要40分鐘!
所以,人家敢說自己是世界最大射電望遠鏡!再具體點說,最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。
為啥要搞這么大?為啥敢說最靈敏?要知道,射電望遠鏡就跟接收衛(wèi)星信號的天線鍋一個樣,越大越好!因為面積越大,接收能力就越強!
這口巨鍋造價1.8億美元,歷時5年建成,正式啟用不過1年時間。

因為FAST需要有一個絕對安靜的環(huán)境,不僅選址在云貴高原在大山里(黔南州),還把方圓5公里半徑設(shè)為無線電靜默區(qū)。所以呢,搬遷安置移民又花掉2.69億美元。
這種高昂代價換來的是監(jiān)聽奇跡。FAST要比之前建成的美國阿雷西博天文臺Arecibo 300米望遠鏡、號稱「地面最大機器」的德國波恩100米口徑望遠鏡,無論是靈敏度,還是綜合性能上,都有大幅提高。
到底高到什么程度?

比如說,宇宙大爆炸產(chǎn)生的氫原子是怎么活動的,F(xiàn)AST有能力監(jiān)聽到;宇宙里一些有機分子發(fā)出的電磁波,人家也能監(jiān)聽到;要是碰上智慧生命體、外星人信號啥的,那就更不在話下了。所以,圈里人都叫它「中國天眼」。
說完FAST超牛本事,再說說此次發(fā)現(xiàn)的「脈沖星」。

什么叫脈沖星?脈沖星,就是一種能夠高速自轉(zhuǎn)的中子星,但不是所有中子星都是脈沖星。

▲著名的「上帝之手」(PSR B1509-58),其實就是一顆典型的脈沖星。
那什么又是中子星?

簡單來說,宇宙間所有恒星的最終歸宿都逃不過三種:白矮星、中子星、黑洞。

≦1.44倍太陽質(zhì)量的恒星,就會變成白矮星(這也是我們太陽的歸宿);
1.5~3倍太陽質(zhì)量的恒星,最終就會坍縮成中子星,這種星球密度極大,大到連原子核都能被壓破,最終只剩下中子,所以得名中子星。中子星上一顆方糖大小的物質(zhì),質(zhì)量足足有10億噸!這是什么概念?相當(dāng)于把整個珠穆朗瑪峰壓縮成一塊方糖那么小!
>3倍太陽質(zhì)量的恒星,最終將會變成黑洞。可以說,中子星是除黑洞外宇宙密度最大的天體,跟黑洞一起被天文學(xué)家譽為——人類20世紀60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一!

奇巧的是,高速自轉(zhuǎn)的中子星——脈沖星,也是在1960年代被發(fā)現(xiàn)的。不過,更有料的是,最初發(fā)現(xiàn)時竟然以為是外星人信號呢!
到底咋回事?

整整50年前,1967年11月28日,英國劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室的休伊什教授,安排碩士生喬瑟琳·貝爾看管射電望遠鏡接收的信號,其實就是一堆長長的紙帶。

做事嚴謹?shù)乃既话l(fā)現(xiàn):一些脈沖信號非常有規(guī)律地發(fā)送,每1.337秒一個周期,就跟人體脈搏跳動一樣。
于是,她馬上報告給休伊什教授。這位天文學(xué)家亢奮得心臟都要跳出來了——難道傳說中的「外星小綠人」真的被我發(fā)現(xiàn)了?!要知道整個20世紀60年代,西方都彌漫著太空競賽和外星科幻的味道。這種聯(lián)想也是很自然的。

好在科學(xué)家都比較能沉得住氣,在接下來不到半年時間里,師生二人又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了數(shù)個這樣的脈沖信號。
再后來,終于搞明白這種奇怪的「呼叫信號」,并不是什么外星人信號,而是來自于一種只在理論上推導(dǎo)出來的特殊星體——脈沖星,所發(fā)射出的脈沖信號。
此處必須插播一下:1974年諾貝爾物理學(xué)獎只頒給了教授一人,因為他被提名時完全無視學(xué)生貝爾的貢獻,由此成為科學(xué)史上一大丑聞。
直到1993年,諾貝爾獎委員會特意邀請貝爾,參加了兩位美國天文學(xué)家因發(fā)現(xiàn)脈沖雙星而獲獎的頒獎儀式。這算是一種補償?還是故意刺激?
好在40年來,貝爾除了諾獎之外,榮獲了十幾項世界級科學(xué)大獎。
插曲過后,繼續(xù)說
脈沖星,就跟燈塔上的探照燈似的,很有規(guī)律地向太空掃射。如果掃到地球,恰好被人類截獲的話,這就是所謂的脈沖星信號。
FAST新近發(fā)現(xiàn)的6顆脈沖星,其實背后就是這個原理。
不過,這6顆新脈沖星都在銀河系內(nèi),而目前人類已發(fā)現(xiàn)在銀河系內(nèi)多達2700多顆。中國在這一領(lǐng)域才剛剛起步。

已公布的兩顆J1859-0131和J1931-01,分別距離我們1.6萬光年和4100光年,自轉(zhuǎn)周期分別是1.83秒和0.59秒。
要知道研究脈沖星——這種極端物理環(huán)境,極端奇葩,才更有研究價值。
20世紀80年代,天文學(xué)家開始發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星,自轉(zhuǎn)周期只有毫秒級。
10年前即2007年,歐空局發(fā)現(xiàn)了迄今為止最快的脈沖星,每秒自轉(zhuǎn)1122圈!
相比之下,F(xiàn)AST新發(fā)現(xiàn)0.59秒和1.83秒轉(zhuǎn)一圈的,就不算啥了。

為啥要盯住自轉(zhuǎn)周期呢?研究脈沖星到底有啥意義?其實這兩個問題都是一個答案。剛才說了,自轉(zhuǎn)周期極其穩(wěn)定的脈沖星,就像是宇宙中的精確時鐘,自轉(zhuǎn)周期越短,也就意味著可以提供更準確的時鐘信號,自然研究價值也就越大。這對未來的深空導(dǎo)航——星際航行的無人飛船和載人航天探索,都具有非常重要的前瞻性意義。

還有,脈沖星是極端物理條件下的天體,密度極高、磁場超強,在天體物理學(xué)家眼里是再理想不過的天然實驗室,可以延伸出很多個宇宙探測課題,比如探測引力波、黑洞等。

不管怎樣,這是國家科學(xué)重器FAST的首秀成果,必須的,尤其是在剛沖出起跑線的時候。

當(dāng)然,這也是對「中國天眼之父」最好的告慰。
今年9月15日,F(xiàn)AST工程最主要的締造者南仁東去世。
FAST就像他親手帶大的孩子一樣,當(dāng)孩子捧回優(yōu)異成績單時,老爺子卻已經(jīng)走了。

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