天眼FAST:脉冲星发现超千颗,宇宙视野再拓宽

科学大妙想 2024-12-11 22:20:08

在贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇的大窝凼洼坑中,静默地伫立着一台巨大的科学装置——中国天眼FAST。

FAST是世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,其直径为500米,反射面面积达到25万平方米,相当于30个标准足球场的大小。

它由4450块独立反射板和一万多根钢索组成,构成了一个复杂的索网结构,每一块反射面板都可以在一定的范围内调整位置和角度,对准天体目标。

FAST的反射面精度达到了二十万分之一,能够捕捉到宇宙中更微弱的信号,这种高灵敏度使得FAST在探测脉冲星、快速射电暴、中性氢等方面具有独特的优势。

FAST的构想最早由我国著名天文学家南仁东于1994年提出,选址过程历经13年,南仁东带着300多幅卫星遥感图,几乎踏遍了贵州大山里的所有洼地,最终选择了地质条件优越的大窝凼洼坑作为FAST的建造地点。

FAST的建设旨在地球电磁波环境被破坏前,通过其强大的观测能力回溯原初宇宙,探索宇宙的起源和演化;捕捉宇宙中更微弱的信号,推动人类探索宇宙奥秘的进程。同时加强国际合作,在开放合作中,中国的科学重器将更好地发挥效能,促进重大成果产出,为全人类探索和认识宇宙作出贡献。

截至2024年11月,FAST发现脉冲星数量已突破1000颗,要知道,自人类1967年发现首颗脉冲星,一直到2017年总计发现的脉冲星数量不到3000颗,然而,FAST运行四年便已经突破到了1000颗,主要就是依靠其强大的灵敏度。

研究脉冲星可验证广义相对论、研究极端物理条件、推动恒星演化理论揭示宇宙中更多的秘密。脉冲星在宇宙中相当于具有特殊标记的信号灯塔,数量足够多时,就可以构建出星际旅行的宇宙空间坐标系,便于定位。

什么是脉冲星?

脉冲星是大质量恒星死亡后的“遗骸”,通常是质量超过太阳的8倍,当恒星核心的核聚变反应停止时,引力占据主导,核心开始坍缩,而外层物质则被猛烈地抛射出去,形成超新星爆炸。

在超新星爆炸中,恒星核心的温度和压力急剧上升。核心部分的原子被压缩到极限,电子和质子结合形成中子,整个核心被挤压成一个密度极高的中子星。中子星的密度极其惊人,一茶匙的中子星物质重量可达数十亿吨。

其实,脉冲星是中子星的一种,但并非所有中子星都是脉冲星。要形成脉冲星,需要满足以下条件:快速旋转、强磁场、喷射电磁束。如此,当这些电磁束扫过地球时,我们就会观测到规律的脉冲信号,便称之为脉冲星。

随着时间的推移,脉冲星的转速会逐渐减慢,电磁辐射也会减弱。最终,它可能停止发射可观测的脉冲信号,成为一颗普通的中子星。

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