投资6个亿建造的全球第一望远镜“中国天眼”,现在如何了?

稿件来源:https://www.wukong.com/answer/6886436066909126920/

坐落在贵州平塘县克度镇大窝凼洼地500米口径的FAST射电望远镜,建成已经四年多了,期间有听说发现了多颗脉冲星新闻,也有数据中心落地的新闻,除了这些以外,似乎好久没听到FAST的新闻了,它现在正在干嘛呢?

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不管你信不信,FAST现在有一项很重要的任务是寻找外星人,有超出你预料吗?

FAST天眼望远镜到底是干嘛的?

汪诘老师的科幻广播剧《悟空之战》中展现了一个大家不认识的FAST天眼望远镜,不妨在正篇之前来聊聊这《悟空之战》中的FAST是干嘛的!

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话说一个即将超新星爆发恒星附近的文明,向宇宙的各个方向发射了大量探测器,希望能找到宜居行星殖民,其中一个探测器就因为FAST发射的强大电磁波追踪至此,然后由于距离太过遥远,无法向母星发射足够强度的信号,希望能获得FAST望远镜超大的口径向母星发射!

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结果人类识破了这个诡计,不惜毁掉FAST的代价阻止它发射信号,当然在最后一刻,核弹成功引爆,摧毁了FAST,但很显然,剧本并不是完美的击败了探测器,而是在引爆前的瞬间,猝发模式已经利用FAST将信号发射完毕,而且探测器也跑了!所以这篇包含METI以及SETI还有射电望远镜的各项功能科普揉为一体的科幻广播剧留了个大坑,有兴趣又有钱的朋友可以投资拍摄下啊,场面应该不错的。

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科幻小说中的FAST强大的METI功能,现实中有吗?

我们经常听到SETI和METI,其中SETI的意思是搜寻外星人信号,但只搜寻不发送,也就是类似收音机的功能,我只听听不打招呼;而METI的意思是主动向智慧文明发射信号,后者的关键是发射信号,历史上第一次METI行为是阿雷西博射电望远镜在1974年11月16日向2.5万光年外球状星团M13发射了一个1,679个二进制数字构成的信息!

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阿雷西博望远镜和阿雷西博信息

阿雷西博有超级强大的主动信号发射功率,总共有4架雷达发射机,在2380MHz具有20TW(连续)的有效各项异性辐射功率,430MHz是2.5TW(脉冲功率),47MHz是300MW,8MHz是6MW。阿雷西博利用它探测了太阳系内的水星和金星距离,还有地形和水星南北极的水异常信号,后被信使号证实!

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阿雷西博射电望远镜观测到的水星北极区域疑似水的区域

但FAST不具备主动发射的功能,所以《悟空之战》中的场景不会出现,因为它根本就被装备过发射机,仅有的也只是N波束接收机而已!

那么FAST到底有哪些功能呢?

FAST就是一座超级大口径的射电望远镜,你要说它是宇宙的收音机也未尝不可!它却是只接收那些乱七八糟的信号,然后看看这些信号中隐藏了哪些有用的信息!那么能从这些信号中分辨出哪些有用的信息呢?主要有5大项:

观测宇宙中的中性氢

各位知道银河系的旋臂是怎么发现的吗?估计对于这个问题有些懵逼,因为我们就在盘面上,所以根本就无法通过直接拍照看到银河系的旋臂,这是1950年代用射电望远镜观测氢原子光谱的多普勒频移发现银河系存在旋臂的,只是精度比较差,但好歹我们知道银河系是像风扇一样存在转叶的。

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宇宙大爆炸的诞生的验证也和射电望远镜有关,当年勒梅特提出了原生原子的宇宙大爆炸原始理论,哈勃观测了宇宙正在膨胀,伽莫夫算出原初物质诞生时的氢氦元素比例,他的同事计算出了大爆炸的余晖!那么怎么样来验证呢?

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同样是射电望远镜观测星云中发出的射电波段取得元素分布比例和计算几乎就一致,而且1964年射电望远镜还验证了宇宙微波背景辐射(大爆炸余晖)

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所以这射电望远镜实在是很好用啊,这中性氢的观测对于宇宙大尺度结构和暗能量以及暗物质的分布都有非常重大的意义,它的观测效率是ALFA的8倍(Arecibo L-band Feed Array)!

观测脉冲星

这是宇宙中的极端天体,大质量恒星在末期超新星爆发后形成的,当其自转轴和磁轴不一样时就会发出灯塔一样的电磁波,当扫过地球被接收到时就成了射电信号!

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2017年8月17日首次探测到源自于双中子星合并的引力波事件GW170817,据信这次双中子星的合并中至少诞生了数个地球大小的黄金,此前尽管有计算认为重元素会在中子星合并中诞生,但这次在ESO 甚大望远镜(VLT)的X-shooter 光谱中中观测到了锶的存在,从而坐实了这个理论!

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FAST的强大口径使得它在脉冲星巡视上得天独厚,它使用多波束馈源、1小时积分时间, 将能用一年巡视时间发现数千颗新的脉冲星,这个效率比全球射电望远镜发现的所有脉冲星还要多。当然这是理论上哈,实际还得数据处理能跟得上!

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另外对于中子星-黑洞双星这种理论上存在,但还没有找到的天体,FAST也有相当大的机会,甚至还有机会验证理论上存在的自旋周期小于0.5毫秒的奇异星或者夸克星。如果这个得到验证,那么诺贝尔奖应该不在话下了。

甚长基线测量技术

可能大家对甚长基线测量技术都一头雾水,但如果说起拍摄2019年4月10日发布的M87*黑洞的EHT(事件视界望远镜),那必须是听说过的吧,这个联合了西半球的射电望远镜对黑洞成像的技术基础就是甚长基线测量技术,它是对天体精细成像的关键技术,特别是那些不适合在可见光波段观测的星系结构,它对星系起源非常关键的作用。

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当然另一个副产品就是对深空天体精确定位,比如飞向月球就需要这种定位方式,当然火星探测和木星探测以及更遥远的深空测控,甚长基线定位技术是必须的,知道自己在哪里,然后看看轨迹是不是还在准确的轨道上,然后再决定是不是要修正下轨道等等。FAST口径大,效率和精度自然水涨船高,是不是意义重大?

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观测星际分子

其实这和中性氢原理是类似的,波长不一样而已,恒星就形成于分子云中,当然行星也是,所有构成生命的物质都来自于星云,因此观测星云中各种分子的波段,比如FAST观测波段就包括羟基OH、甲醇CH3OH等12种分子谱线,甚至还能观测长链碳分子,或者对超强红外星系、高红移星系、活动星系和类星体进行OH、CH3OH分子超脉泽的广泛搜寻!

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最后当然搜寻外星智慧文明信号了

2020年4月28日,FAST正式加入“SETI”外星人搜寻计划,寻找来自宇宙深处的可疑智慧文明的电磁波信号,利用它的19波束接收机,一次可以观测多个目标,近期的目标就是对准M31(仙女星系)达到卡尔达肖夫等级中的恒星级文明进行搜寻!

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M31仙女星系

尽管我们知道这种成功的概率是极低的,毕竟还需要傻乎乎的外星人向整个宇宙发出信号,毕竟要是朝着某个方向的话,对着我们的概率那就更低了!不过总归是个希望吧,咱也不指望天眼一开,外星人就找到了哈!

FAST现在到底在干啥?

所以到现在FAST的主要工作还是脉冲星观测,不过也执行其它计划性的工作,比如:

1、2019年1月24日, FAST与天马望远镜(Tianma65m)首次成功实现联合观测,获得甚长基线干涉测量(VLBI)干涉条纹。

2、 2019年4月18日,FAST首次发现的毫秒脉冲星得到国际认证!FAST于2月27日首次发现这颗毫秒脉冲星,并通过与费米伽马射线卫星大视场望远镜(Fermi-LAT)的联合观测确认了这次发现。

3、2020年4月29,FAST望远镜首次发现新快速射电暴,色散达到1812 pc cm¯³。FRB色散越高越有可能是来自于宇宙深处。该发现展示了FAST望远镜在通过盲搜发现遥远FRB方面的独特优势,并对一些FRB理论模型的可行性给予限制。

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以上几个是FAST最近干的活,咱也看不太明白,但它至少没在偷懒哈!

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THE END
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