天文学|“中国天眼”：计划再用八到十年“把银河系看穿”

■采访人员许琦敏
今天凌晨，基于“中国天眼”（FAST）的科研成果首次登上国际著名学术期刊《自然》杂志封面——中国科学院国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队利用FAST获得的一批观测数据，采用原创方法，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要观测证据。
再过几天， FAST正式运行即将满两年。采访人员昨天从中国科学院获悉，自2020年1月11日通过国家验收以来，这架世界最大单口径射电望远镜，设施运行稳定可靠，年均观测服务超过5000个机时。两年间，科学家已发现新的脉冲星约500颗，超越此前世界最大单口径射电望远镜——美国阿雷西博望远镜15年巡天结果，并成功捕捉到快速射电暴（FRB）的极端活动期，成为该领域研究的里程碑。
“FAST已经到了‘多出成果、出好成果’的阶段，中国天文学家将用好这一观天利器，将中国天文学推向世界前沿。 ”科研团队透露， FAST计划再用八到十年时间“把银河系看穿” 。今年， FAST正在考虑向全国中小学生征集探索宇宙的课题，并拿出1%的宝贵机时，帮助他们实现科学梦想。
超高灵敏度看清“最暗星辰” ，人类探索宇宙视野大幅拓展
观天巨目，国之重器。这架反射面相当于30个足球场的射电望远镜，灵敏度达到此前世界第二大望远镜2.5倍以上。正式运行两年来， “中国天眼”不负众望，在宇宙中不断看清曾经无法看清的“最暗星辰” ，大幅拓展人类探索宇宙的视野。
今天登上《自然》封面的论文，就是一项令国际天文学界振奋的发现。凭借FAST无与伦比的灵敏度和优良的光路设计，庆道冲、李菂研究员领衔的国际团队使用原创的中性氢窄线自吸收（HINSA）方法，在人类历史上首次探测到了金牛座分子云磁场的塞曼效应。
“FAST探测到的磁场强度只有地球磁场的十万分之一，这比恒星形成标准模型预测的要弱至少3-4倍。 ”李菂介绍，当分子云集聚形成恒星时，其磁场强度并未随物质密度的增加而增强，根据这一探测结果推测，分子云在致密云核阶段可能已经超前达到了磁超临界状态， “这说明，可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制，促使恒星形成提前发生。 ”
“这将扩展我们对恒星形成原理的认识。 ”国际星际磁场测量知名专家、美国伊利诺伊大学教授理查德·科鲁切尔称这项工作显示了“FAST在解决重大天体物理问题上的潜力” 。
两年来，中国科学家正努力将“中国天眼”的“科学潜力”转化为“科学实力” 。
2020年2月， FAST科学委员会遴选出五个优先和重大项目，作为FAST望远镜近期主要科学研究方向，约200名科学家开始使用并处理相关科学数据。
快速射电暴虽然持续时间只有几毫秒，但其释放的能量却相当于太阳辐射一天甚至一年的能量。 2017年首个FRB的发现，被称为“天文学自引力波探测之后最重大的发现” 。 2019年8至10月， FAST成功捕捉到了人类所知的第一个重复暴FRB121102的极端活动期，达到每小时122次爆发，累计获取共1652个高信噪比的爆发信号，成为目前最大的FRB爆发事件集合，超过本领域此前所有报道过的爆发事件的总和。
科研人员从中首次分析出了FRB爆发率完整能谱和双峰结构，成为揭示FRB基础物理机制的重大进展，在系统研究FRB重复暴领域树起一座新的里程碑。去年10月14日，论文登上《自然》杂志。研究团队将这条神奇的能量曲线融入王希孟的《千里江山图》，致敬伟大祖国。
“科学潜力”化为“科学实力” ，将中国天文学推向世界前沿