知道世界上最大的天文望远镜在哪里吗?中国贵州有一台球面射电望远镜直径达到500米,自从排名第二的305米美国阿雷西博天文望远镜垮塌报废后,第三名的望远镜“绿岸”直径只有100米,采集区面积还不到中国“天眼”的5%。
500米孔径射电望远镜FAST鸟瞰
你以为中国的科技树就到此为止了?不!天体物理学家、中国科学院院士武向平说,FAST只不过是中国500米口径射电望远镜阵列中的第一个,接下来我们还要再建设5座500米、“还能建更大的”射电望远镜,通过天文干涉测量技术将这些庞然大物联网,可以组成一台超巨型望远镜,足以领先世界50年!
中国还要再造5座FAST
有朋友讲:FAST的作用我懂,它就是拿来找宇宙中的脉冲星,听说已经找到了几百颗,但为什么还要造5座?难道是我们发现了什么秘而不宣的新东西?
说起天文望远镜,大家第一个想到的恐怕就是哈勃空间望远镜,它拍摄的浩瀚星空图像令人印象深刻。31年前,美国和欧洲耗资47亿美元建造了这台直径2.4米的光学望远镜,至今为止哈勃已经花费超过100亿美元,但它对人类认识宇宙的贡献有目共睹。
哈勃望远镜主要观测可见光
作为一台光学望远镜,哈勃只能观测从近红外、可见光到紫外线波长的宇宙图像。我们知道宇宙中光的波长范围很宽,有许多星球发出伽马射线、X射线、远红外以及微波射线,恰恰是这些我们看不见的光才揭示出宇宙运动及演变的真相。为了进一步了解宇宙,科学家们需要更多其它类型的设备,射电望远镜就是其中一种。
中国“天眼”可以接收0.1米~4.3米波长(3.0GHz~70MHz)宇宙电波,这些电波信号可以轻易穿透地球大气层,它们可能携带了几百亿光年外恒星爆炸甚至黑洞合并的信息。
FAST发现宇宙射电爆发
我们为什么要做大的望远镜?道理很简单:望远镜的孔径越大,它同时接收到的光子数量就越多,“看”目标就越清晰。当然啦,在大孔径的基础上,你的传感器的灵敏度也要足够高,否则就是近视眼、老花眼、“眼大无光”,这相当考验一个国家的科学技术水平。
美国当年在制造哈勃空间望远镜时,就在打磨主镜片时出了差错,好巧不巧的是,地面测试过程中也没注意到这个问题,结果在把望远镜发射上天之后才发现:哈勃是个“近视眼”,看啥都不清楚!万般无奈之下,科学家只能给哈勃另配一副“眼镜”COSTAR来矫正近视,多花十几亿美元不说,还废掉了望远镜里的一套高速光度计(HSP),HSP原本是用来测量快速变化天体的亮度和极性的重要设备。
由于FAST拥有极大的观测孔径以及极高灵敏度,它曾经在47天内连续观测到1652次宇宙快速射电爆发(FRB),远超此前望远镜发现的总和,这是美国天体物理学家连想都不敢想的事情!
FAST在47天内观测到1652次爆发
FRB是怎么发生的?它怎么能在千分之一秒时间里爆发出太阳一年输出的总能量?为什么有些信号会有规律地重复出现?这会是外星人制造出来的通讯信号吗?超精密的500米孔径射电望远镜有助于揭示复杂的宇宙瞬间形态,但要揭开宇宙更深层的秘密,我们还需要更多、更大、更精密的观测设备。
为了测量中子星、黑洞合并时发出的引力波,科学家们煞费苦心。激光干涉引力波天文台(LIGO)能测量4000米长度内千分之一质子直径的位移变化,但更精确的测量还是要依赖几千光年外的毫秒脉冲星。
脉冲星可以用来观测引力波
天文学家们试图从宇宙中找到足够多的脉冲星,测量其位置和频率,利用它们组成空间阵列。通过测量脉冲星信号到达地球时间的早晚,我们可以观察地球与脉冲星之间的时空弯曲,从而探测并了解到更多引力波的信息。
为了找到更多更稳定的毫秒脉冲星,科学家需要耗费许多年时间。如果我们有几座FAST射电望远镜组成阵列,就可以大幅缩短找星星的时间,从而快速推进科学发现的进程。
更大的FAST阵列意味着更敏锐的眼睛,能够看到别人看不见的事物,可以探测太空中极其微弱的信号,包括可能的外星文明的坐标信息。
FAST可以网罗天下英才为我所用
作为一种大科学装置,FAST除了用来找脉冲星与外星文明信号,还用来对宇宙中的星际分子、中性氢等等进行观测和调查,这些都有助于揭开宇宙形成以及生命诞生的秘密。你拥有这种设备越先进、越多,你在国际科学界就越有话语权,就会有更多优秀科学家要来与你合作。这反过来也将促进我们更快地进步。
从这个角度看,FAST就像一张巨网,不仅网尽星辰大海,还将网罗天下英才,让他们一起来为中华民族的伟大复兴出力。