早在2016年9月25日,世界最大口径射电望远镜“中国天眼”在贵州平塘县完顺利落成,宛若曼妙少女,轻撩面纱,顾盼生辉。可谓,一顾倾人城,再顾倾宇寰。
那么在贵州平塘县境内的“中国天眼”FAST射电望远镜到底有多牛?
大口径 看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。
据中科院国家天文台副台长郑晓年介绍,FAST突破了射电望远镜的百米极限,相当于30个足球场那么大。在FAST建成以前,世上已存的最大射电望远镜有两个:一个是号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜,一个是被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜。
FAST建成后,其灵敏度将比德国波恩100米望远镜提高约10倍,综合性能将比美国阿雷西博300米望远镜提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜,FAST有望在未来20~30年保持世界一流设备的地位。
灵活自如的巨眼
FAST将具有前所未有的灵敏度和分辨率,以及巡天速度。这一特点可用于研究宇宙最普遍的元素——中性氢。它们遍布银河系以及河外星系。利用FAST,我们可以观测中性氢线和厘米波段谱线,从而探讨宇宙早期的第一代恒星和星系的诞生,揭示宇宙的大尺度结构和物质及暗物质的构成。
根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。
形象地来说,如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
毫米精度
FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
深空猎手
地外生命是否存在?是否有外星人?这是人类永恒的疑问。那么,FAST的暗弱信号探测能力预示着,在更加遥远的宇宙边缘,或者银河系的深处,我们或许增加了获取他们存在的可能性。在世界各地,拥有一大批业余无线电爱好者和天文学爱好者,他们终身致力于地外文明信号的收集与探索。FAST的探测能力将在宇宙奇异信号搜索方面,做出特别的贡献。
首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。
FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。
检验真理
FAST具有极大的效能,可探测四千多颗新的脉冲星,以及实施对脉冲星的精确测量,使得已知脉冲星的数目增加三倍——目前天文学家已观测到2600颗射电脉冲星。由于脉冲星是转动的中子星,其高度致密相当于一个太阳压缩到北京市区的范围,其引力场强度仅次于黑洞。脉冲星与恒星级黑洞同处于一个双星系统,由此,我们可以精确地研究黑洞特性,并通过双星系统轨道的衰减来验证爱因斯坦关于引力波的预言。所以,对脉冲星的精准测量,对于理解基本物理定律,精确检验爱因斯坦相对论是至关重要的。
还有,FAST加入国际联合进行的脉冲星引力波探测计划之后,可进行银河系的毫秒脉冲星阵列的监测研究,观测和分析它们在宇宙原初引力波作用下产生的微小扰动——这是国际科学界期待已久的低频引力波直接探测方式之一——它不同于美国激光干涉引力波天文台,间接探测到的引力波。FAST投入使用十年后,我们可期待这一引力波探测的结论。
那么在贵州平塘县境内的“中国天眼”FAST射电望远镜到底有多牛?
大口径 看得远
射电望远镜最重要的指标参数就是灵敏度。灵敏度越高,望远镜探测微弱无线电的能力越强。而要想提高灵敏度,就需要扩大射电望远镜的口径。FAST的口径达到了世界之最——500米。理论上说,FAST能接收到137亿光年以外的电磁信号,这个距离接近于宇宙的边缘。
据中科院国家天文台副台长郑晓年介绍,FAST突破了射电望远镜的百米极限,相当于30个足球场那么大。在FAST建成以前,世上已存的最大射电望远镜有两个:一个是号称“地面最大的机器”的德国波恩100米望远镜,一个是被评为人类20世纪十大工程之首的美国阿雷西博300米望远镜。
FAST建成后,其灵敏度将比德国波恩100米望远镜提高约10倍,综合性能将比美国阿雷西博300米望远镜提高约10倍。作为世界最大的单口径望远镜,FAST有望在未来20~30年保持世界一流设备的地位。
灵活自如的巨眼
FAST将具有前所未有的灵敏度和分辨率,以及巡天速度。这一特点可用于研究宇宙最普遍的元素——中性氢。它们遍布银河系以及河外星系。利用FAST,我们可以观测中性氢线和厘米波段谱线,从而探讨宇宙早期的第一代恒星和星系的诞生,揭示宇宙的大尺度结构和物质及暗物质的构成。
根据FAST的工作原理,当它观测天体时,会随着天体的方位变化,在其500米的球冠状主动反射面上实时形成一个300米直径的瞬时抛物面,并通过这个300米的抛物面来汇聚电磁波。
形象地来说,如果把FAST比作一只巨大的眼睛,那么这只巨眼的眼球直径就有500米,而负责接收光线的眼珠直径就有300米。FAST就是靠这个巨大灵活的眼珠来汇聚电磁波、观测深空。
毫米精度
FAST的设计目标,是把覆盖30个足球场的信号,聚集在药片大小的空间里,否则,就无法监听到宇宙中微弱的射电信号。500米的结构,处处都是头发丝般毫米级的精度要求。用来编织索网的7000多根手臂般粗细的钢缆,每一根的加工精度都被控制在一毫米以内;最终的500米口径的天线精度是三个毫米,每一块小面板的制造精度是1.5个毫米。
深空猎手
地外生命是否存在?是否有外星人?这是人类永恒的疑问。那么,FAST的暗弱信号探测能力预示着,在更加遥远的宇宙边缘,或者银河系的深处,我们或许增加了获取他们存在的可能性。在世界各地,拥有一大批业余无线电爱好者和天文学爱好者,他们终身致力于地外文明信号的收集与探索。FAST的探测能力将在宇宙奇异信号搜索方面,做出特别的贡献。
首先,FAST能够冲出银河系,寻找新星,特别是快速旋转、密度极高的脉冲星,FAST期望第一年就找到50-80颗银河系外的脉冲星。
FAST还可能观察到早期宇宙的蛛丝马迹——中性氢云团的运动,掌握星系之间互动的细节,揭秘宇宙的起源和演化。类似的道理,FAST还能监听到一些太空有机分子发出的独特电磁波,搜索可能的星际通讯信号和外星生命。
检验真理
FAST具有极大的效能,可探测四千多颗新的脉冲星,以及实施对脉冲星的精确测量,使得已知脉冲星的数目增加三倍——目前天文学家已观测到2600颗射电脉冲星。由于脉冲星是转动的中子星,其高度致密相当于一个太阳压缩到北京市区的范围,其引力场强度仅次于黑洞。脉冲星与恒星级黑洞同处于一个双星系统,由此,我们可以精确地研究黑洞特性,并通过双星系统轨道的衰减来验证爱因斯坦关于引力波的预言。所以,对脉冲星的精准测量,对于理解基本物理定律,精确检验爱因斯坦相对论是至关重要的。
还有,FAST加入国际联合进行的脉冲星引力波探测计划之后,可进行银河系的毫秒脉冲星阵列的监测研究,观测和分析它们在宇宙原初引力波作用下产生的微小扰动——这是国际科学界期待已久的低频引力波直接探测方式之一——它不同于美国激光干涉引力波天文台,间接探测到的引力波。FAST投入使用十年后,我们可期待这一引力波探测的结论。