文_當(dāng)代貴州融媒體記者 / 覃淋 圖_當(dāng)代貴州融媒體見習(xí)記者 / 謝光龍

經(jīng)過兩年的測試運(yùn)行，F(xiàn)AST目前已探測到59顆優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中有44顆得到國際認(rèn)證，被確認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)的脈沖星。

10月15日，由中國美術(shù)館館長吳為山創(chuàng)作捐贈(zèng)的“時(shí)代楷?！碧煅劬藿衬先蕱|塑像，在“中國天眼”落成。塑像由青銅鑄造，高2米。

2018年10月15日，中科院國家天文臺宣布，經(jīng)國際天文學(xué)聯(lián)合會小天體命名委員會批準(zhǔn)，國家天文臺于1998年9月25日發(fā)現(xiàn)的國際永久編號為“79694”的小行星被正式命名為“南仁東星”。同日，由中國美術(shù)館館長吳為山創(chuàng)作捐贈(zèng)的“時(shí)代楷模”天眼巨匠南仁東塑像，在“中國天眼”現(xiàn)場落成。

人們之所以用這種方式紀(jì)念南仁東，是因?yàn)樗屩袊犻_了“天眼”。自2016年9月25日落成啟用以來，“中國天眼”交上了一份完美的“答卷”：截至10月，F(xiàn)AST已探測到59顆優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中有44顆被確認(rèn)為新脈沖星，F(xiàn)AST有望明年下半年完成驗(yàn)收并向全國天文學(xué)家開放使用。

“視力”更好

2017年10月10日，在北京四環(huán)外國家天文臺的辦公大樓里，由FAST捕獲的首批脈沖星信號第一次向外界展示——

“嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”

“嘟——嘟——

現(xiàn)場所有人豎起耳朵，仔細(xì)聆聽這分別來自1.6萬光年和4100光年的脈沖信號。

中國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺研究員李菂神情激動(dòng)地說：“它們一個(gè)像小孩的心跳，緩慢而微弱；一個(gè)像成年人的心跳，短促而有力?！?/p>

就是這兩個(gè)聲音，讓中國實(shí)現(xiàn)了一個(gè)“零的突破”：我國自主設(shè)計(jì)制造的天文設(shè)備第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星。而在此之前的50年里，人類已經(jīng)觀測到2700多顆各種類型的脈沖星。

所謂脈沖星，是死亡恒星的一種，屬于高速自轉(zhuǎn)的中子星，因發(fā)射周期性脈沖信號而得名。這種脈沖信號，就好比轉(zhuǎn)動(dòng)的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光，以至于脈沖星最初被發(fā)現(xiàn)時(shí)，一度被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號。

不過，由于脈沖星信號微弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只能觀測到一小部分。李菂說，作為全球目前唯一工作頻段完整覆蓋300MHz—3GHz的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST恰是發(fā)現(xiàn)脈沖星的理想設(shè)備，其工作頻段內(nèi)具有超高靈敏度，可以清晰地“看到”每一個(gè)脈沖。

如今“天眼”視力越來越好，脈沖星的批量發(fā)現(xiàn)也隨之開始。截至目前，已探測到59顆優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中有44顆被確認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)的脈沖星。

FAST的“牛刀小試”讓外界驚艷。今年2月，它還首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星，是至今人類發(fā)現(xiàn)的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一，美國阿雷西博等國際大型射電望遠(yuǎn)鏡曾多次搜索，卻始終難覓其蹤，這充分證明FAST在探測靈敏度方面的巨大優(yōu)勢。

中科院國家天文臺FAST工程副研究員錢磊表示，對于觀測范圍可達(dá)已知宇宙邊緣的“天眼”來說，發(fā)現(xiàn)脈沖星只是使命之一。未來，它還將在中性氫觀測、譜線觀測、尋找可能的星際通訊信號等方面進(jìn)行探索發(fā)現(xiàn)。

“武功”更高

來到“大窩凼”，你會發(fā)現(xiàn)總面積達(dá)25萬平方米的反射面看起來像一口超級“大鍋”。為了讓這口“鍋”更靈活，科研工作者們不斷地對FAST進(jìn)行升級。

今年6月初，科研團(tuán)隊(duì)把原來的單波束換成了跟澳大利亞合作開發(fā)的19波束。隨著19波束L波段接收機(jī)的投入使用，F(xiàn)AST巡天速度提高了5到6倍，視場也擴(kuò)大至原來的19倍。這意味著“武功”更高，F(xiàn)AST或許能給大家?guī)砀蟮捏@喜。

“這一次有沒有可能發(fā)現(xiàn)外星人？”面對記者追問，錢磊解釋說，如果確實(shí)有外星人的存在，而他們也正好使用無線電的話，那他們應(yīng)該逃不過FAST的“火眼金睛”。針對外國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球表面存在水冰的消息，錢磊也表示，在雷達(dá)的配合下，F(xiàn)AST也有可能開展相關(guān)探測。

有了19波束的支持，F(xiàn)AST就可以開始向驗(yàn)收指標(biāo)沖刺了。

“望遠(yuǎn)鏡的驗(yàn)收指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還要經(jīng)過非常繁雜的指標(biāo)分解，例如要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈敏度，就要知道反射面的精度等?！盕AST總工程師、中科院國家天文臺研究員姜鵬說，截至目前，調(diào)試工作已取得了一些非?？上驳倪M(jìn)展。比如，望遠(yuǎn)鏡的系統(tǒng)噪聲已經(jīng)控制在20K左右的水平，同時(shí)靜態(tài)掃描模式下的效率已經(jīng)達(dá)到50%以上，望遠(yuǎn)鏡的靈敏水平已經(jīng)達(dá)到了1800平方米每K的水平，可以說靜態(tài)掃描工作模式已經(jīng)達(dá)到了望遠(yuǎn)鏡的驗(yàn)收指標(biāo)。下一步的任務(wù)就是提高跟蹤過程的控制精度，把跟蹤過程的靈敏度也實(shí)現(xiàn)同樣或相近的水平。

中外科學(xué)家也都期待“天眼”的發(fā)現(xiàn)從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變?！疤煅邸比裟艿谝粋€(gè)捕獲河外星系脈沖星，將具有開創(chuàng)性意義。目前，李菂和他的研究小組已經(jīng)在為觀測河外星系脈沖星做技術(shù)上的準(zhǔn)備，最早于明年初會進(jìn)行嘗試。

挑戰(zhàn)更大

59顆優(yōu)質(zhì)候選體、44顆脈沖星，這是FAST調(diào)試兩年來交出的“科學(xué)發(fā)現(xiàn)成績單”?！癋AST屢獲重大突破，F(xiàn)AST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心功不可沒?！盕AST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心副主任劉志杰說。

FAST巡天一圈，耗時(shí)20天左右。平時(shí)，一根光纖專線將FAST捕獲的海量數(shù)據(jù)，從平塘大窩凼直接傳輸?shù)搅?00多公里外的貴州師范大學(xué)內(nèi)。由中科院國家天文臺和貴州師范大學(xué)合作建立的FAST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)將實(shí)時(shí)傳送到這里的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計(jì)算和篩查，為FAST數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)綜合分析與應(yīng)用提供重要保障。

事實(shí)上，F(xiàn)AST捕捉到的海量宇宙原始數(shù)據(jù)，并不能立即告訴我們哪些是人類未知的天文現(xiàn)象。它首先需要數(shù)據(jù)中心進(jìn)行技術(shù)處理，使之成為科研工作者“讀得懂”的數(shù)據(jù)?！叭绻麑⒑Ａ康难蔡鞌?shù)據(jù)比作是從礦井里挖出來的一堆堆礦砂，那么，F(xiàn)AST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心的作用，就相當(dāng)于是從一堆堆的礦砂里找出金子來?！眲⒅窘苷f。

面對海量的圖片和數(shù)據(jù)，F(xiàn)AST早期數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新性地開發(fā)了智能數(shù)據(jù)庫，可以通過條件檢索出天文學(xué)家想查找的脈沖星計(jì)算結(jié)果圖型，此項(xiàng)技術(shù)為國際首創(chuàng)。在脈沖星搜索計(jì)算和人工智能識別等方面，F(xiàn)AST早期科學(xué)數(shù)據(jù)中心目前也已達(dá)到了世界領(lǐng)先的水準(zhǔn)。

同時(shí)，海量巡天數(shù)據(jù)也給貴州在技術(shù)和人才上帶來前所未有的挑戰(zhàn)。按照貴州師范大學(xué)副校長謝曉堯的說法，在FAST數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和分析等方面，貴州需要在先行先試上取得突破。

當(dāng)然，這樣的數(shù)據(jù)“富礦”，也有助于貴州培養(yǎng)和吸引大數(shù)據(jù)處理和分析方面的科研型和應(yīng)用型人才，超算領(lǐng)域由此取得重大突破也并非不可能。下一步，貴州省將發(fā)布技術(shù)榜單，組織全國乃至全球科學(xué)家針對超級數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、處理能力進(jìn)行挑戰(zhàn)，以提升貴州省大數(shù)據(jù)的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

值得一提的是，依托世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST，中國科學(xué)院FAST重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在探索科研與技術(shù)有機(jī)結(jié)合新模式的同時(shí)，與貴州省射電天文數(shù)據(jù)處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、貴州省信息與計(jì)算科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家天文臺·貴州大學(xué)天文聯(lián)合研究中心等科研機(jī)構(gòu)有機(jī)融合，構(gòu)建起了貴州天文科研矩陣，使貴州省初步形成了以FAST為引領(lǐng)的天文科研體系。未來，這個(gè)天文科研矩陣能進(jìn)一步聚集國內(nèi)外創(chuàng)新資源，在射電天文領(lǐng)域產(chǎn)生新一批具有國際領(lǐng)先水平的原創(chuàng)性成果，助推中國射電天文研究跨越式發(fā)展。