“在射電天文學領域，我們已經進入第一方隊”

　　——“中國天眼”取得一系列重大科學成果

　　觀測服務超過5200個機時，超過預期目標近2倍；累計發現脈沖星超過240顆；基于觀測數據發表的高水平論文達到40余篇……這是被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）自建成以來取得的成績。

　　11月4日，中國科學院國家天文臺舉行發布會介紹，“中國天眼”運行穩定可靠，取得一系列重大科學成果。其中，“中國天眼”的快速射電暴研究成果近日陸續發表于國際科學期刊《自然》雜志。“中國天眼”的順利運行，使得我國相關科研團隊迅速成為國際快速射電暴的核心研究力量。

　　“天文學是一門極度依賴觀測設備的科學，沒有觀測設備，只能根據別人的資料進行研究。”中國科學院院士、FAST科學委員會主任武向平在發布會上說，“有了大國利器，我們在國際天文學領域的地位就不一樣了……在射電天文學領域，我們已經進入第一方隊。”

　　對天文學前沿領域的研究不再依賴“二手資料”

　　在廣袤的宇宙中，經常有一些射電波襲來，僅僅閃現幾毫秒。天文學家一直企圖尋求真相：誰發出了這些電波？如此快速閃現的電波包含了什么信息？

　　2017年，天文學家捕獲到一個毫秒時標的無線電爆發，它竟然在幾個小時內重復了幾次。天文學家利用世界多臺大射電望遠鏡聯合探測進行快速定位，終于將一個重復爆發的無線電快速閃現源定位到宇宙深處30億光年之外的一個星系里。

　　不過，這些研究很長一段時間與中國無緣。“過去，因為沒有大射電望遠鏡，中國天文學家無法拿到第一手資料，所以在這個前沿領域的研究中，多數是做理論研究。”中國科學院院士、國家天文臺臺長常進說。

　　2020年1月，“中國天眼”通過國家驗收。這臺反射面面積相當于大約30個標準足球場、世界上最靈敏的單口徑射電望遠鏡，大大拓展了人類的視野，也使中國的天文學家終于有機會走到射電天文研究的最前沿。

　　借助“中國天眼”，中國天文學家發現了宇宙毫秒無線電爆發的新物理現象：最近，北京大學教授、國家天文臺研究員李柯伽研究團隊利用“中國天眼”探測到一例快速射電重復暴，在國際上首次發現該重復暴的輻射具有非常豐富的偏振特征，這一觀測對快速射電暴的輻射起源提供了新的信息；北京師范大學林琳博士、北京大學張春風博士、國家天文臺王培博士等聯合研究團隊利用“中國天眼”對銀河系磁星軟伽馬射線重復暴進行多波段聯合觀測，發現了軟伽馬射線重復暴與快速射電重復暴的爆發具有較弱的相關性。

　　如果沒有“中國天眼”，中國天文學家對這些前沿領域的研究，或許仍然只能依賴別人的“二手資料”。

　　“我們有信心搜尋到一千顆脈沖星”

　　快速射電暴的研究只是一個縮影。“隨著性能的提升，‘中國天眼’科學潛力逐步顯現。”常進指出，“中國天眼”的超高靈敏度使其在射電瞬變源方面具有重大潛力，有望在短時期內實現納赫茲的引力波探測、捕捉到宇宙大爆炸時期的原初引力波，為研究宇宙大爆炸原初時刻的物理過程提供數據支撐。同時，它還有能力將我國深空探測及通信能力延伸至太陽系邊緣，滿足國家重大戰略需求。

　　引力波的探測是近年來天文學界的熱門話題。通過對毫秒脈沖星的長期監測，選取一定數目的毫秒脈沖星組成計時陣列，可以探測來自超大質量雙黑洞等天體發出的低頻引力波。“受益于‘中國天眼’超高靈敏度，我們已經將脈沖星的測時精度提升至少一個數量級，這有望使人類首次具備納赫茲引力波的探測能力。可以說，我們已經走在‘出大成果’的攀登之路上。”常進說。

　　脈沖星因不斷發出電磁脈沖而得名，是一種未知的天體。常進介紹，“中國天眼”發現的脈沖星數量超過240顆。其中，在球狀星團M92中發現的是一個具有掩食現象的毫秒脈沖雙星，這是在M92中發現的第一顆毫秒脈沖星，密近的軌道和較大的伴星質量預示著伴星的物質正在被脈沖星吸積。借助“中國天眼”的高靈敏度，伴星及其星風的遮擋帶來的脈沖星信號掩食現象和伴星星風導致的脈沖星信號到達時間延遲都被清晰觀測到。具有這些特殊現象的脈沖雙星，在天文學中被稱為“紅背蜘蛛”系統。該發現被美國天文學會選為亮點研究成果。

　　“中國天眼”未來的一個重要任務是搜尋更多脈沖星。“我們有信心搜尋到一千顆脈沖星。”國家天文臺首席研究員韓金林說，較近的脈沖星已都被國外發現，我們只能搜尋更遠的。“假如有，我們不漏掉任何一顆。”

　　“中國天眼”將向全世界科學家開放

　　其實，“中國天眼”的先進測量技術遠不止于望遠鏡本身，在其他領域有重要的應用前景。例如在高精度地礦勘探方面，可以利用慣性組件與衛星導航融合技術，為重力測量提供高精度的位置和方位姿態基準；在海洋測繪中，采用慣性組件與聲吶等測量技術融合，實現海底測繪，為勘探區作業的機器設備建立高精度的時空和姿態基準。

　　目前，“中國天眼”已經正式對國內天文學家開放運行，設施運行穩定可靠，近一年已經觀測服務了超過5200個觀測機時。2020年2月，“中國天眼”正式啟動了科學委員會遴選出的五個“優先和重大項目”，已經有近兩百名科學用戶開始使用并處理“中國天眼”的科學數據。

　　2020年4月，“中國天眼”觀測時間分配委員會開始向國內天文界征集自由申請項目，目前已經接到170余份申請，申請的總時間約5500個小時，實際批準1500個機時，只有30%能得到支持。可見，“中國天眼”觀測時間競爭相當激烈。

　　盡管激烈，但“中國天眼”還將面向更多科學家。“明年‘中國天眼’將向全球開放，全世界的科學家都可以使用這臺世界上最大的射電望遠鏡，一起為探索宇宙的奧秘、推動人類文明的進步作貢獻，構建人類命運共同體。”武向平在發布會上宣布。

　　同一個太空，同一個家園。未來，“中國天眼”將帶來更多來自太空的驚喜。

　　（光明日報北京11月4日電  光明日報記者 陳海波）

　　《光明日報》（ 2020年11月05日 09版）