“中国天眼”FAST 已经发现了 883 颗脉冲星

“中国天眼”FAST 已经发现了 883 颗脉冲星 图片截自央视新闻频道那么，脉冲星究竟是什么？为什么要大费周章地找，找到以后又有什么用呢？今天咱们就来仔细聊聊，顺便再跟大家分享点关于 FAST 的小八卦。脉冲星是指疯狂闪烁的星吗？先说说“脉冲星”。从地球看来，脉冲星是周期性地闪烁电磁脉冲的天体，脉冲间隔极短，从几毫秒到上百秒不等。不过，脉冲星并不是真的在闪烁，所谓脉冲，只是脉冲星以发疯般的速度旋转造成的假象。那脉冲星是怎么来的呢？其实是恒星“内心拉扯”的结果。我们肉眼能看到的“正常”恒星，内部都有两股力量在相互抗衡：引力驱使恒星物质向核心坠落，而核聚变释放的能量则把物质向外推。核聚变的燃料总有用完的一天，所以引力总能最终赢得这场角力。当一颗大质量恒星（例如，超过 8 倍太阳质量）最终耗尽所有燃料时，它就会向中心坍缩，发生猛烈的内爆，再向外弥散，迸发出一朵绚烂的“烟花”。这个过程叫做“超新星爆发”。北宋至和元年（1054 年），金牛座的“天关”星宿附近爆发过一颗超新星，白天可见 23 天，夜晚可见 22 个月。这起超新星爆发被中国的天文学家记录下来，史称“天关客星”。尘烟散去，在恒星原来的位置，可能会留下一颗非常致密的天体中子星。在其内部，原子结构不复存在，电子被压入原子核，与质子结合为中子。中子星的质量超过 1.4 个太阳，直径却只有十几公里。换句话说，每立方厘米的中子星物质，相当于全球人类的质量总和！中子星还继承了恒星残余质量的旋转角动量。在同样的角动量下，转速与半径的平方成反比。我们每每看到，冰舞运动员在旋转时把双臂收拢或举到头顶，就会猛然滴溜溜地转得飞快。同理，当恒星坍缩为中子星后，转速会成亿倍地飙升。脉冲星的射电脉冲扫过地球。Michael Kramer制作中子星具有强磁场，驱动其周围的带电粒子，发出强烈的射电辐射束，从它的两个磁极喷涌而出。如果随中子星自转的辐射束正好扫过地球，我们就能测到周期性的射电脉冲，就好比某些迪厅的特效灯总是在转圈圈，虽然灯光一直开着，但从一个方向看过去就时亮时暗。嗯，这么一比喻，那脉冲星可以说属于是恒星的遗体在自己坟头蹦迪了……前面提过的天关客星，就留下了一颗周期 33 毫秒（每秒自转 30 圈）的脉冲星，抛散出的渐冷烟花则是著名的蟹状星云。蟹状星云。图源NASA在全球发现的 3000 多颗脉冲星中，绝大多数是中子星，但也有 2 颗是白矮星（还保有原子结构的低质量恒星遗骸）：天蝎座 AR 和宝瓶座 AE。FAST 可不是“快”的意思大部分脉冲星在可见光波段没有显著辐射，而在射电波段看起来比较亮。幸运的是，在地球这边，大气层对射电波段相当优待，透明度极高，所以射电望远镜特别适合在地面上观测脉冲星。地球大气层对各波长电磁波的屏蔽。图源 NASA接下来就说说咱们的 FAST。FAST 的名字来自“500 米口径球面射电望远镜”（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）的英文缩写。这座巨型单碟射电望远镜坐落在贵州省平塘县大窝凼（dàng），依照喀斯特地貌的天然洼地而建，2011 年开工，2016 年落成，是目前世界第一大的全口径均有反射面的射电望远镜（俄罗斯的 RATAN-600 口径虽有 576 米，却只有细细一圈反射环）。FAST 鸟瞰。图源 FAST 官网顺便说说，大家可能觉得 FAST 这个缩写听起来很酷，而全称却显得太直白了。没办法，“缩写不明觉厉，全称真没创意”这是天文界的传统，比如 TMT 是“30 米望远镜”，VLT 是“甚大望远镜”，ELT 是“特大望远镜”，EELT 是“欧洲特大望远镜”。韦布空间望远镜听起来是不是还算正常？可它最初的名字其实是“下一代空间望远镜”（相对于哈勃而言）……为什么射电望远镜都这么大？这是因为在相同的分辨率需求下，要观测的波长越长，“锅”的口径就得越大，不然就看不清了。在红外波段工作的韦布望远镜比主攻可见光的哈勃望远镜口径要大（6.5 米 vs 2.4 米），而射电望远镜要观测的波段，比这俩还要高 5、6 个数量级，那是真非往大了整不可了，口径就是正义用在这里是一点都没错。细心的读者可能还有两个疑问：①球面实际上无法将遥远星光汇聚到单一焦点，得用抛物面才行，FAST 为何要做成球面望远镜？②一口大锅这么摆在地上，岂不是只盯着天顶一点，就算随着地球自转，也只能扫描天顶所在的这个圆？实际上，这是一个常见的误解，也是科普的时候使用简略类比带来的负面影响。因为形状的关系，我们很喜欢把各类射电望远镜称为“锅”。但是这样一来，我们的思维也会被误导，容易觉得 FAST 也像咱们家炒菜的大铁锅一样，硬邦邦一整个，形状不会改变，但实际上，FAST 的身段灵活得很。FAST 由 4450 片反射板拼成，通过电机驱动，这些反射板能够改变姿态，当一片区域的反射板在统一指挥下规律地调整，就能在“锅”里泛起一片“涟漪”，改变镜面的形状。经“FAST 之父”南仁东和团队的计算，只需和球面偏离 0.47 米，就可以把口径 300 米的球面改成抛物面，把射电信号聚焦在一点。所以，在任意时刻，FAST 只有一片口径 300 米的圆形工作区域。通过反射板的齐心协力地调整，这个工作区能在“锅”里自如“漂移”，所以可观测天区的范围相当广。倘若保持完整的 300 米口径，能从北纬 52.2°（工作区紧贴锅南沿）观测到南纬 0.6°（工作区紧贴锅北沿）。如果愿意牺牲一点有效口径，则可以覆盖北纬 65.8° 到南纬 14.2° 的天空。FAST 光路，黄色虚线是抛物面工作区·图源南仁东《FAST项目介绍》观测脉冲星有什么实际应用？FAST 发现这么多脉冲星，那么观测脉冲星有什么实际应用？它的用处还真不少。当脉冲星发来的信号穿越星际时，会被沿途的电离气体阻碍，造成延迟。路程越长，电离气体越多，迟到越厉害。如果知道了脉冲星离我们有多远，再通过精密测量延迟的程度，就能反推信号沿途的星际介质分布情况。影响脉冲星信号的还有磁场，当电磁信号经过磁场时，它的偏振属性会被改变，磁场越强，改变幅度越大。测量信号的偏振，能够反推信号沿途的磁场分布情况。当超大质量天体扰动时空时，会产生引力波，改变脉冲星信号到达我们的时间。所以通过精确测量脉冲星周期的起伏，可以探测引力波。倘若能发现脉冲星-黑洞双星系统，观测一个稳定输出的天体和一个扭曲时空的天体如何搅拌乾坤，就更能检验广义相对论的预言，大大推动基础物理研究。脉冲星的自转周期非常稳定，有些在长期表现上堪与原子钟媲美，并且它们“永不断电”，可比原子钟皮实多了。将脉冲星和原子钟结合起来，可以建立长时间稳定的精准时间系统，甚至用于星际导航。旅行者“地球之声”金唱片左下方以14颗脉冲星指示太阳系的方位。图源NASA最后总结一下，FAST和它发现的脉冲星们，会帮助我们更好地认识宇宙，而这些发现，说不定有朝一日还能够帮助人类在星海中航行。 ... PC版： 手机版：

本报北京12月27日电 记者齐芳、颜维琦从中国科学院获悉，由中国科学院上海天文台负责建设的日喀则和长白山40米射电望远镜，27日

本报北京12月27日电 记者齐芳、颜维琦从中国科学院获悉，由中国科学院上海天文台负责建设的日喀则和长白山40米射电望远镜，27日正式落成启用，并将于2025年执行“天问二号”小行星探测任务。 两站建成后，我国甚长基线干涉测量（以下简称“VLBI”）网将形成由上海天马、上海佘山、吉林长白山、西藏日喀则、新疆南山、云南昆明站和上海VLBI中心组成的“六站一中心”。这将显著改进我国VLBI网的构型，不仅能更加有力地保障探月四期和深空探测任务，还将成为支撑射电天文研究观测的新利器。 随着我国VLBI技术的发展，为了应对多个月球与深空探测器的观测需求，中国科学院上海天文台于2023年9月相继启动长白山和日喀则的40米口径射电望远镜项目建设。这两台射电望远镜，一个在海拔4100米的高原，一个经常面临零下20多摄氏度的低温。在中国电子科技集团公司第54研究所和第39研究所的通力合作下，面对异常艰苦的建设条件，仅用1年3个月时间，就圆满完成两台望远镜的各项建设和验收测试工作。 这两台望远镜使中国VLBI网最长基线，即“等效口径”，拓展到约3800公里，超过原有上海和乌鲁木齐之间约3200公里，可视天区提高25%，在X波段角分辨率较过去提升18%，好于2毫角秒。两台望远镜将共同助力中国VLBI网具备“双子网、双目标”能力。

中国天眼首席科学家获颁马塞尔·格罗斯曼奖

中国天眼首席科学家获颁马塞尔·格罗斯曼奖 “中国天眼”首席科学家李菂获颁马塞尔·格罗斯曼奖个人奖，成为首位凭借国内学术成果获得马塞尔·格罗斯曼奖的中国科学家。 综合人民网和中新社报道，第17届马塞尔·格罗斯曼会议于7月7日至12日在意大利东部城市佩斯卡拉举办。大会当地时间9日向李菂颁发马塞尔·格罗斯曼奖，表彰其领导最灵敏射电望远镜项目作出的开创性贡献，实现星际磁场的精确测量，推动快速射电暴研究进入高统计性时代。 会议主办方之一、国际相对论天体物理中心网络主任雷莫·鲁菲尼说，李菂和“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，FAST）为天文研究作出显著贡献，将激励更多后来者参与研究事业。 李菂说，人类拥有同一片天空，天文学的国际开放是必然。加强中欧合作，特别是双方天文数据的开放共享，能够极大地促进前沿探索。 瑞士数学家马塞尔·格罗斯曼曾在爱因斯坦建立广义相对论的过程中提供了重要的数学帮助，以其名字命名的马塞尔·格罗斯曼奖是国际物理学界重要的奖项之一。 该奖由国际相对论天体物理中心于1985年设立，在每三年一次的马塞尔·格罗斯曼会议期间颁发。该奖设有个人奖和机构奖，此前荣获个人奖的华人科学家包括杨振宁、李政道和丘成桐。 2024年7月11日 10:02 PM

中国首个行星际闪烁监测望远镜正式建成

中国首个行星际闪烁监测望远镜正式建成 采用一座主站、两座辅站的协同联测方式，分别是内蒙古锡林郭勒盟的明安图主站、伊和高勒辅站、乌日根塔拉辅站，三座台站之间的两两连线近似组成等边三角形，站与站间距离约200公里。IPS望远镜主站拥有目前我国最大的抛物柱面射电望远镜，由三排长140米、宽40米的抛物柱面天线组成，其天线口径、噪声温度、探测灵敏度均处于国际领先水平。IPS望远镜可以在327兆赫兹、654兆赫兹及1400兆赫兹3个频段上实现宇宙极弱瞬变射电信号的高灵敏度捕捉。IPS望远镜系统基于东、西机械扫描与南、北电扫描的混合设计，采用相控阵馈源数字多波束接收技术，实现了宽视场和大天区的连续覆盖。项目建设团队突破了巨型可动抛物柱面天线的高精度同步控制、数字混合波束合成架构下的高稳定性幅相接收等核心关键技术。此次工艺测试表明，IPS望远镜具备了对行星际闪烁信号的连续探测能力，一主站、两辅站的各项技术指标均达到或优于初步设计要求。它将是国际上在这个领域最先进的专门用于行星际闪烁监测的望远镜，对我国空间天气研究将发挥重要作用。 ... PC版： 手机版：

天文学家在长蛇座中发现无法解释的磁化等离子体云"飞狐"

天文学家在长蛇座中发现无法解释的磁化等离子体云"飞狐" 飞狐是长蛇座中的一个神秘等离子体云团，它以其独特的结构和无法探测到的宿主星系打破了传统的天文学分类。这一现象是通过全球红外热像仪发现的，也是目前研究的重点，旨在揭示其更多的起源和本质。资料来源：仓原康平日本国立天文台（NAOJ）的仓原康平（Kohei Kurahara）领导的研究小组分析了巨型变轨射电望远镜（GMRT）的观测数据，观测目标是长蛇座，位于1亿多光年之外的长蛇座方向。通过对GMRT（巨型元波射电望远镜）数据档案应用最新的分析技术，研究小组发现了一团磁化等离子体，其形状像一只飞狐，这在以前从未有过报道。这次发现的飞狐"头部"指向西南方（右下角）。飞狐的"翼展"为 22 万光年。背景中的白色等值线显示的是欧空局 XMM-Newton 卫星观测到的 X 射线表面亮度。图片来源：Kohei Kurahara射电/光学/红外/X射线图像都未能在飞狐的中心找到一个星系。这一点再加上它拉长的形状，让天文学家们挠头不已，这意味着"飞狐"并不符合任何已知天体类别的模型。新的观测设施，如目前正在建设中的平方公里阵列，有望对飞狐进行研究，并对这一不寻常天体的性质和历史提供新的见解。印度马哈拉施特拉邦普纳附近的巨型元波射电望远镜（GMRT）的碟形天线之一。资料来源：国家射电天体物理中心巨型变轨射电望远镜（GMRT）是位于印度浦那附近的一个由 30 台完全可转向抛物面射电望远镜组成的阵列。它由国家射电天体物理中心负责运行。GMRT 的设计工作频率为 50 兆赫到 1500 兆赫，是世界上最大、最灵敏的射电天文台之一。科学家可以利用这台望远镜研究各种天文现象，包括脉冲星、星系、类星体和宇宙微波背景辐射。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

在一般人的印象里，马斯克似乎很关心星辰大海，代表了人类面向宇宙的未来；但是实际上，真正观测宇宙的天文学家，都很讨厌马斯克。

在一般人的印象里，马斯克似乎很关心星辰大海，代表了人类面向宇宙的未来；但是实际上，真正观测宇宙的天文学家，都很讨厌马斯克。 Starlink正在摧毁各个波段的天文观测。星链卫星反射太阳光，在夜空中造成肉眼可见的一长串轨迹。按照计划，星链将形成一张大网，完全笼罩夜空，锁住人类窥探宇宙的窗口。 对于普通民众来说，这意味着永远失去仰望自然星空的机会仅SpaceX计划发射的小卫星就有超过四万颗，十倍于夜空中四千颗肉眼可见的星星。 可见光的观测已经证实，星链对天文图像的污染是无法恢复的。马斯克曾经允诺，在星链卫星上涂抹哑光漆，降低反光，但这被证实几乎没有效果。星链会在天文照片上留下刷子刷过一样的轨迹，变相瘫痪地球上的大型光学、近红外望远镜。为了公司营收，他们也不会积极投资光污染问题：这些小卫星都是廉价品，预期寿命其实只有5年，随后就会变成占据太空轨道几世纪的太空垃圾。 在射电波段，星链泄露的射电信号更是致命性的射电干扰使得地面上的射电望远镜也难以使用了。我和一位欧洲南方天文台的天文学家聊过这个话题，她表示现在他们正在向国际射电委员会投诉，但困难重重。首先，这种国际机构没有针对私人公司的强制力，其次，即便这些公司允诺降低污染，他们也总是说一套做一套，而卫星一旦发射了就无可挽回。天文学家只能努力和这些公司沟通，合作补救她的口吻让我想到黑道电影中被迫与毒枭合作的好人。 有人说，有了SpaceX带来的更强大的太空运力，我们把望远镜都发射到太空里不就避免问题了？有一位做理论的物理学家曾持此观点，我们讨论后，他转向了反面。首先，小卫星挤占低地轨道，实际使火箭发射的碰撞风险更大了。这种碰撞造成的问题，在现有国际法律框架下很难解决我曾指导过2020年的国际空间法模拟法庭，案例正是卫星集群与大型卫星碰撞，几乎无法归责和执行。 其次，望远镜无法简单地发射到太空里。1990年代，我们才有了两米级的哈勃空间望远镜；而地面的两米级望远镜，1917年就已经成熟，二者相差了八十年。现在的天文发现肯定不能再等待几十年了。何况，光学望远镜已经是最易升空的类型之一。例如在地面射电望远镜发明近一百年后，我们还没有空间射电望远镜，发射这种几千吨重的望远镜是不现实的。 总之，星链为代表的低轨卫星群，已经成了威胁天文和人类仰望星空权利迫在眉睫的威胁。说到底，商人只是打着宇宙的旗号牟利而已。可惜目前没有任何方法进行约束，我们似乎只能束手待毙。 （之所以想到这个，是看到今年的国际天文大会上，有一个分论坛是讨论“保护暗静夜空免收卫星集群干扰”；英国天文学年会也有一个分论坛是“大型卫星集群对天文学的影响：五年以来”。两个论坛简介的论调都颇为悲观）