【環(huán)球時報記者 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“中國天眼”，自2020年1月通過國家驗(yàn)收以來，F(xiàn)AST已經(jīng)高效運(yùn)行2年，在脈沖星發(fā)現(xiàn)、中性氫譜線測量星際磁場等領(lǐng)域取得一批重要科學(xué)成果。同時，F(xiàn)AST在2021年正式向全球開放共享，14個國家的27份國際項(xiàng)目開始啟動科學(xué)觀測。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、FAST首席科學(xué)家李菂近日接受《環(huán)球時報》記者專訪時表示，F(xiàn)AST目前取得的成果超出此前預(yù)期，未來它將逐漸承擔(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)家提供更多觀測機(jī)會。

一批重要科研成果顯示超預(yù)期效率

本月初，國家天文臺公布了科學(xué)家依托FAST又取得的一批重要科研成果，包括FAST中性氫譜線測量星際磁場取得重大進(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，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《環(huán)球時報》記者表示，F(xiàn)AST從建成到通過驗(yàn)收，經(jīng)過3年艱苦卓絕的調(diào)試，工程團(tuán)隊針對一線觀測實(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，并且未來還可以更進(jìn)一步提高。

在上述科研成果中，F(xiàn)AST對脈沖星的探索取得最為直觀的成果，累計發(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。

李菂向《環(huán)球時報》記者介紹稱，由于上述特征，脈沖星提供的準(zhǔn)確時鐘信號可以成為宇宙尺度上進(jìn)行基礎(chǔ)物理測量的工具，甚至是唯一可用的銀河尺度的準(zhǔn)確時鐘。脈沖星的研究對天文學(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)在計劃針對銀河系的“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秒時間內(nèi)釋放出太陽一整年的能量。

2019年，李菂與國家天文臺王培、朱煒瑋等科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本，在一個半月的時間內(nèi)觀測到快速射電暴FRB121102的1652次爆發(fā)事件。這一發(fā)現(xiàn)超過此前該領(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《環(huán)球時報》記者表示，這一成果將該領(lǐng)域推向一個高統(tǒng)計性研究的新階段。

依托FAST，李菂與國家天文臺慶道沖領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊還利用原創(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”提供了重要觀測證據(jù)。論文于本月初在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。李菂說，未來科學(xué)家可以利用HINSA進(jìn)行更加系統(tǒng)的測量，有望根本性地改變目前對星際磁場的認(rèn)識。

向全球開放共享的時間會越來越多

FAST是繼承和超越美國阿雷西博望遠(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。《環(huán)球時報》記者注意到，在上述國家天文臺公布的科研成果中，不少都是國際合作團(tuán)隊完成的。

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)家征集觀測申請。此次征集收到來自不同國家共7216小時的觀測申請，最終14個國家（不含中國）的27份國際項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)，并于2021年8月啟動科學(xué)觀測。“天文領(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。”李菂說。

目前，F(xiàn)AST有10%的觀測時間供國際項(xiàng)目使用。李菂說，一旦國外科學(xué)家獲得時間分配后，他們可以自行安排時間和觀測計劃，由FAST執(zhí)行，而這些項(xiàng)目同樣需要接受國際同行的評審。

據(jù)李菂介紹，申請F(tuán)AST項(xiàng)目的科學(xué)家主要來自美國、歐洲和澳大利亞，他對與澳大利亞科學(xué)家開展的合作印象最為深刻。李菂告訴《環(huán)球時報》記者，中澳兩國科學(xué)家在射電天文領(lǐng)域的合作開展很早，早在兩國建交之前，澳大利亞射電天文學(xué)家克里斯琴森就曾于1963年來華協(xié)助中國建立射電天文設(shè)備，“這甚至比‘乒乓外交’還要早。”2017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FAST搜索到非常優(yōu)良的信號，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，中澳在射電天文領(lǐng)域有著良好傳統(tǒng)，目前兩國科學(xué)家的交流合作也是十分順暢的。

李菂說，此前全球科學(xué)家都會使用美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測和研究，未來FAST也會逐漸承擔(dān)這樣的角色，向全球開放共享時間會越來越多。

美國伊利諾伊大學(xué)教授、國際星際磁場測量領(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駷橹故澜缟献畲蟆⒆顝?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。“我期待 FAST的進(jìn)一步工作，這將擴(kuò)展我們對恒星形成原理的認(rèn)識，并將推進(jìn)天體物理學(xué)的其他領(lǐng)域。”

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未來能在三個方向產(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，中國科學(xué)家目前正在撰寫或已經(jīng)投稿的論文中，對快速射電暴環(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、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)球時報》記者，由南仁東先生主持撰寫、向國家提交的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。“從我們一線實(shí)驗(yàn)人員的角度看，搜索地外文明它完全不是一個科幻的東西，就是我們?nèi)粘９ぷ鞯囊徊糠帧！崩钋呎f，搜索地外文明主要是搜索通信信號，即窄帶脈沖。

1936年，柏林奧運(yùn)會成為人類歷史上第一次通過電視轉(zhuǎn)播的奧運(yùn)會。李菂說，當(dāng)時的大規(guī)模無線電視信號已經(jīng)發(fā)射到太空中，甚至飛出太陽系，可以被地外文明（如果存在的話）接收到。“《三體》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)無法追回過去數(shù)十年間發(fā)射出的那些無線信號。”李菂說。

FAST很快也將迎來一個空間新搭檔——中國天宮空間站計劃配置的巡天空間望遠(yuǎn)鏡，也被稱為“中國哈勃望遠(yuǎn)鏡”。談及未來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。未來FAST會盡量配合巡天望遠(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，而由中國在內(nèi)的多國參與、預(yù)計2030年投入使用的巨型射電望遠(yuǎn)鏡陣列“平方公里陣”預(yù)計將成為該領(lǐng)域最大型、最先進(jìn)的設(shè)備。“一線天文學(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蓬勃發(fā)展的行業(yè)。”李菂說，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。