【環(huán)球時(shí)報(bào)記者 趙覺珵  鄧孝慈】：位于貴州省平塘縣大窩凼的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）被譽(yù)為“中國(guó)天眼”，自2020年1月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收以來(lái)，F(xiàn)AST已經(jīng)高效運(yùn)行2年，在脈沖星發(fā)現(xiàn)、中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)等領(lǐng)域取得一批重要科學(xué)成果。同時(shí)，F(xiàn)AST在2021年正式向全球開放共享，14個(gè)國(guó)家的27份國(guó)際項(xiàng)目開始啟動(dòng)科學(xué)觀測(cè)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、FAST首席科學(xué)家李菂近日接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)表示，F(xiàn)AST目前取得的成果超出此前預(yù)期，未來(lái)它將逐漸承擔(dān)起前任全球最大的單孔徑望遠(yuǎn)鏡——阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的角色，為全球科學(xué)家提供更多觀測(cè)機(jī)會(huì)。

一批重要科研成果顯示超預(yù)期效率

本月初，國(guó)家天文臺(tái)公布了科學(xué)家依托FAST又取得的一批重要科研成果，包括FAST中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展；獲得迄今最大快速射電暴爆發(fā)事件樣本，首次揭示快速射電暴的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu)；“銀道面脈沖星快照巡天”項(xiàng)目持續(xù)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星；開展多波段合作觀測(cè)，開啟脈沖星搜索新方向，并打開研究脈沖星電磁輻射機(jī)制的新途徑。

FAST首席科學(xué)家李菂對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，F(xiàn)AST從建成到通過(guò)驗(yàn)收，經(jīng)過(guò)3年艱苦卓絕的調(diào)試，工程團(tuán)隊(duì)針對(duì)一線觀測(cè)實(shí)踐中的問題已經(jīng)盡可能進(jìn)行調(diào)整、完善，因此才有目前這樣超出預(yù)想的效率，并且未來(lái)還可以更進(jìn)一步提高。

在上述科研成果中，F(xiàn)AST對(duì)脈沖星的探索取得最為直觀的成果，累計(jì)發(fā)現(xiàn)脈沖星509顆，也成為近兩年內(nèi)發(fā)現(xiàn)脈沖星最多的單體望遠(yuǎn)鏡。脈沖星是一種快速自轉(zhuǎn)的中子星，可以不斷發(fā)出電磁脈沖信號(hào)。

李菂向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹稱，由于上述特征，脈沖星提供的準(zhǔn)確時(shí)鐘信號(hào)可以成為宇宙尺度上進(jìn)行基礎(chǔ)物理測(cè)量的工具，甚至是唯一可用的銀河尺度的準(zhǔn)確時(shí)鐘。脈沖星的研究對(duì)天文學(xué)和基礎(chǔ)物理都有重要意義。

李菂表示，再積累5-10年，中國(guó)科學(xué)家有望依托FAST在脈沖星研究領(lǐng)域取得革命性突破。目前，F(xiàn)AST已經(jīng)在計(jì)劃針對(duì)銀河系的“姐妹星系”仙女座星系進(jìn)行脈沖星搜索。此前，科學(xué)家還從未在銀河系外的旋渦狀星系中發(fā)現(xiàn)過(guò)射電脈沖星。

相比脈沖星，快速射電暴（FRB）是目前天文學(xué)更熱門、發(fā)展更迅速的領(lǐng)域之一。李菂表示，快速射電暴是宇宙中最明亮的射電爆發(fā)現(xiàn)象，可在1/1000秒時(shí)間內(nèi)釋放出太陽(yáng)一整年的能量。

2019年，李菂與國(guó)家天文臺(tái)王培、朱煒瑋等科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本，在一個(gè)半月的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到快速射電暴FRB121102的1652次爆發(fā)事件。這一發(fā)現(xiàn)超過(guò)此前該領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量，并首次揭示了快速射電暴的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu)。李菂對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，這一成果將該領(lǐng)域推向一個(gè)高統(tǒng)計(jì)性研究的新階段。

依托FAST，李菂與國(guó)家天文臺(tái)慶道沖領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)還利用原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收方法（HINSA），首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應(yīng)測(cè)量結(jié)果，為解決恒星形成三大經(jīng)典問題之一的“磁通量問題”提供了重要觀測(cè)證據(jù)。論文于本月初在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。李菂說(shuō)，未來(lái)科學(xué)家可以利用HINSA進(jìn)行更加系統(tǒng)的測(cè)量，有望根本性地改變目前對(duì)星際磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)。

向全球開放共享的時(shí)間會(huì)越來(lái)越多

FAST是繼承和超越美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的全球最大射電望遠(yuǎn)鏡。2020年底，阿雷西博望遠(yuǎn)鏡坍塌，F(xiàn)AST承擔(dān)起更為重要的角色和責(zé)任?！董h(huán)球時(shí)報(bào)》記者注意到，在上述國(guó)家天文臺(tái)公布的科研成果中，不少都是國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)完成的。

2021年3月31日，F(xiàn)AST正式向全球開放共享，向全球天文學(xué)家征集觀測(cè)申請(qǐng)。此次征集收到來(lái)自不同國(guó)家共7216小時(shí)的觀測(cè)申請(qǐng)，最終14個(gè)國(guó)家（不含中國(guó)）的27份國(guó)際項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)，并于2021年8月啟動(dòng)科學(xué)觀測(cè)?！疤煳念I(lǐng)域本身就注重開放合作，正如‘天眼之父’南仁東經(jīng)常提到的，人類擁有同一片天空?！崩钋呎f(shuō)。

目前，F(xiàn)AST有10%的觀測(cè)時(shí)間供國(guó)際項(xiàng)目使用。李菂說(shuō)，一旦國(guó)外科學(xué)家獲得時(shí)間分配后，他們可以自行安排時(shí)間和觀測(cè)計(jì)劃，由FAST執(zhí)行，而這些項(xiàng)目同樣需要接受國(guó)際同行的評(píng)審。

據(jù)李菂介紹，申請(qǐng)F(tuán)AST項(xiàng)目的科學(xué)家主要來(lái)自美國(guó)、歐洲和澳大利亞，他對(duì)與澳大利亞科學(xué)家開展的合作印象最為深刻。李菂告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，中澳兩國(guó)科學(xué)家在射電天文領(lǐng)域的合作開展很早，早在兩國(guó)建交之前，澳大利亞射電天文學(xué)家克里斯琴森就曾于1963年來(lái)華協(xié)助中國(guó)建立射電天文設(shè)備，“這甚至比‘乒乓外交’還要早?！?017年，尚在調(diào)試期的FAST發(fā)布首批成果，發(fā)現(xiàn)6顆新脈沖星就是與澳大利亞科學(xué)家合作的結(jié)果。李菂表示，當(dāng)時(shí)FAST搜索到非常優(yōu)良的信號(hào)，之后使用了澳大利亞成熟的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行驗(yàn)證，這種合作提高了FAST的工作效率。李菂說(shuō)，中澳在射電天文領(lǐng)域有著良好傳統(tǒng)，目前兩國(guó)科學(xué)家的交流合作也是十分順暢的。

李菂說(shuō)，此前全球科學(xué)家都會(huì)使用美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)和研究，未來(lái)FAST也會(huì)逐漸承擔(dān)這樣的角色，向全球開放共享時(shí)間會(huì)越來(lái)越多。

美國(guó)伊利諾伊大學(xué)教授、國(guó)際星際磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域知名科學(xué)家克里斯·克魯切爾幾年前曾訪問FAST。他表示，對(duì)FAST的工程與工作人員印象非常深刻，因?yàn)樗瞧駷橹故澜缟献畲?、最?qiáng)的單天線射電望遠(yuǎn)鏡，賦予了FAST產(chǎn)生突破性科學(xué)研究的潛力?！拔移诖?nbsp;FAST的進(jìn)一步工作，這將擴(kuò)展我們對(duì)恒星形成原理的認(rèn)識(shí)，并將推進(jìn)天體物理學(xué)的其他領(lǐng)域?！?/p>

尋找地外文明不是科幻故事

作為FAST首席科學(xué)家，李菂期待FAST未來(lái)能在三個(gè)方向產(chǎn)生新成果：第一，在描繪銀河系氣體環(huán)境上有比較重要的進(jìn)展；第二，在快速射電暴領(lǐng)域，中國(guó)科學(xué)家目前正在撰寫或已經(jīng)投稿的論文中，對(duì)快速射電暴環(huán)境的統(tǒng)一性質(zhì)及其起源的物理機(jī)制上提出了原創(chuàng)想法、取得了前沿的結(jié)果；第三，在例如疑似地外文明信號(hào)、系外行星等探索性領(lǐng)域取得一些新進(jìn)展。

李菂告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，由南仁東先生主持撰寫、向國(guó)家提交的FAST立項(xiàng)建議書曾提出五大科學(xué)目標(biāo)，其中就包括搜尋地外文明?！皬奈覀円痪€實(shí)驗(yàn)人員的角度看，搜索地外文明它完全不是一個(gè)科幻的東西，就是我們?nèi)粘９ぷ鞯囊徊糠?。”李菂說(shuō)，搜索地外文明主要是搜索通信信號(hào)，即窄帶脈沖。

1936年，柏林奧運(yùn)會(huì)成為人類歷史上第一次通過(guò)電視轉(zhuǎn)播的奧運(yùn)會(huì)。李菂說(shuō)，當(dāng)時(shí)的大規(guī)模無(wú)線電視信號(hào)已經(jīng)發(fā)射到太空中，甚至飛出太陽(yáng)系，可以被地外文明（如果存在的話）接收到?！啊度w》中經(jīng)典的‘不要回答’其實(shí)已經(jīng)沒有意義，現(xiàn)實(shí)是，人類已經(jīng)無(wú)法追回過(guò)去數(shù)十年間發(fā)射出的那些無(wú)線信號(hào)?！崩钋呎f(shuō)。

FAST很快也將迎來(lái)一個(gè)空間新搭檔——中國(guó)天宮空間站計(jì)劃配置的巡天空間望遠(yuǎn)鏡，也被稱為“中國(guó)哈勃望遠(yuǎn)鏡”。談及未來(lái)FAST和巡天望遠(yuǎn)鏡的“天地配合”，李菂表示，巡天望遠(yuǎn)鏡這樣的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡依然是天文學(xué)的主流，這從投入上就能看出來(lái)。未來(lái)FAST會(huì)盡量配合巡天望遠(yuǎn)鏡的工作。以快速射電暴這樣的瞬變現(xiàn)象為例，F(xiàn)AST可以發(fā)現(xiàn)一些新的源，然后由巡天望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行更加深入的研究。

根據(jù)國(guó)際射電天文領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，F(xiàn)AST目前領(lǐng)先世界10年，而由中國(guó)在內(nèi)的多國(guó)參與、預(yù)計(jì)2030年投入使用的巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列“平方公里陣”預(yù)計(jì)將成為該領(lǐng)域最大型、最先進(jìn)的設(shè)備?！耙痪€天文學(xué)者樂見這些發(fā)展，如果射電天文領(lǐng)域在10年內(nèi)沒有比FAST更大的投入，反而證明這不是一個(gè)蓬勃發(fā)展的行業(yè)?！崩钋呎f(shuō)，但即使在“平方公里陣”投入使用后，F(xiàn)AST依然有其獨(dú)特之處。