中国再造5个“天眼”:它到底有啥用?我们是发现了什么?

相信很多人都知道 , 我国贵州群山环抱中有一个面积相当于30个标准足球场的“大锅”——中国花费20年设计建造、耗资11.5亿人民币的500米口径射电望远镜(FAST) , 俗称“中国天眼” 。 它是目前世界上最大的射电望远镜 , 并且在未来20年内保持世界领先地位 , 堪称国之重器 。
中国再造5个“天眼”:它到底有啥用?我们是发现了什么?
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当你在惊叹中国天文有这么一口“大锅”时 , 科学家的雄心不止于此 。 天体物理学家、中科院院士武向平不久前表示 , 还要再建设另外5座500米口径射电望远镜 , 让它们和“天眼”组成一个巨大阵列 , 领先世界50年 。 一个不够 , 还建5个 , 这大手笔真是没谁了 。 难道我们发现了什么不可告人的秘密?
中国天眼发现外星人了?
如果外星人在那里 , 用射电望远镜收听它们可能是找到它们的好方法 。 这也一直是地外文明搜索(SETI)和突破聆听(BreakthroughListen)计划等项目的使命 。 而无线电可能是两个文明跨越星际空间进行交流的最简单方式 , 但要想收听数光年外的它并非没有挑战 。
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尽管宇宙中的许多物体都会产生无线电 , 但与我们每天周围的无线电信号相比 , 它们相对微弱(如果你把手机放在火星表面 , 那将是太阳系最响的无线电信号) 。 一方面是信号源太过遥远 , 而且大多数无线电信号源不是很集中 。 另一面则是无线电波会随着传播距离的增加而逐渐衰减 。 因此要想找到外星信号 , 我们需要更大的望远镜 。
其实中国天眼自2016年建成到完成调试后就没闲过 , 截至2021年5月 , 已发现脉冲星逾370颗 。 虽然迄今为止 , 还没有探测到真正的外星文明信号 , 但在快速射电暴(FRB)领域取得突破进展 。
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比如中国天眼凭借着超大的观测孔径和超高的灵敏度 , 在2019年8月到10月的47天时间里 , 连续探测到“FRB121102”发生1652次爆发 , 而且有时甚至高达每小时117次 , 远超之前任何重复FRB的记录 。
FRB是宇宙一种瞬态电波脉冲 , 爆发时间仅数毫秒 , 但能量比同一时期5亿个太阳释放的能量还要高 , 目前人类发现的FRB信号源头都来自银河系外 。 而科学家对FRB121102这次如此密集的爆发进行了分析对比 , 其原因排除了外星人、黑洞和磁星造成 , 猜测可能与恒星的形成有关 。
中国天眼干啥用的?
在普通人眼里 , 中国天眼最富吸引力的一个作用可能是搜寻外星文明 。 但事实上 , 寻找外星生命只是中国天眼的顺带工作 , 它的重点工作于寻找脉冲星 。
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那什么是脉冲星呢?一般情况下 , 8到25个太阳质量的恒星在超新星爆发后 , 恒星剩余物质在引力作用下坍塌成一颗中子星 。 而中子星里有一种极其特殊的表现形式——两端磁极发出辐射、半径仅10公里作用、自转速度极快的脉冲星 。 其中目前人类已发现的脉冲星中 , 自转速度最快的仅需1.39毫秒 。
那天眼找到了脉冲星用来做什么呢?脉冲星的能量密度、磁场强度和信号周期是人类科技可能永远无法达到的水平 , 但科学家可以探索脉冲星的形成和演化 , 进而观察宇宙 。 不过这些都是比较“虚”的 , 其直接简单的作用就是制作“地图”——利用数量众多的脉冲星制作脉冲星星表 , 可建立一个跨度数百甚至数千光年的脉冲星导航系统 。 都说我们的目标是星辰大海 , 没有导航你怎么去?