中國天眼FAST“首秀”前后

　　幾乎沒有懸念，“中國天眼”FAST的成果“首秀”，又一次讓中國科學(xué)界站到全世界面前。10月10日，F(xiàn)AST團(tuán)隊攜脈沖星發(fā)現(xiàn)的成果甫一亮相，就引來國內(nèi)外注目，享譽(yù)世界的澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)主管喬治·霍布斯評價：這是國際天文學(xué)界目前最令人激動的事件之一。

　　但鮮為人知的是，直到FAST“首秀”的前夜，中國科學(xué)院國家天文臺的科學(xué)家還在爭取更多的新脈沖星通過國際系統(tǒng)認(rèn)證。彼時，這個位于中國貴州的全球最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了6顆新脈沖星，其中最早一批認(rèn)證的有兩顆。

　　即便如此，在次日的新聞發(fā)布會上，國家天文臺臺長嚴(yán)俊仍只介紹那兩顆最早認(rèn)證的脈沖星。他說，F(xiàn)AST已經(jīng)探測到數(shù)十個優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，但望遠(yuǎn)鏡目前還處在調(diào)試期，慎重起見，科學(xué)家希望在得到國外望遠(yuǎn)鏡“百分之百的確認(rèn)”后，再做更多公布。

　　當(dāng)然，諸如此類看似插曲的故事，早已淹沒在“聽！1.6萬光年外的脈沖信號”“中國射電望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)新脈沖星”等頗具爆炸性的成果報道里。但對每一位參與其中的科學(xué)家而言，只有加上這些細(xì)節(jié)，“中國天眼”的“首秀”才是完整的。

　　就如同在“首秀”這個最值得歡愉的時刻，他們也沒有忘記FAST項目的最初發(fā)起者、首席科學(xué)家、總工程師南仁東一樣——盡管老先生再也看不到這一切。發(fā)布會開始前，主持人臨時增加了一項議程：請全體起立，為南仁東先生默哀一分鐘。

　　一周前：確認(rèn)新增多個成果，原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)時代開啟

　　在10月10日北京四環(huán)外國家天文臺的辦公大樓里，由FAST捕獲的首批脈沖星信號第一次向外界展示——

　　“嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”

　　“嘟——嘟——”

　　現(xiàn)場不管是科學(xué)家，還是媒體工作者，都豎起耳朵，仔細(xì)聆聽這分別來自1.6萬光年外和4100光年外的脈沖信號。

　　國家天文臺研究員、FAST工程副總工程師李菂說它們：一個像小孩的心跳，緩慢而微弱；一個像是成年人的心跳，短促而有力。

　　就是這兩個聲音，讓中國實現(xiàn)了一個“零的突破”：我國自主設(shè)計制造的天文設(shè)備第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星。而在此之前的50年里，人類已經(jīng)觀測到2700多顆各種類型的脈沖星。

　　所謂脈沖星，是死亡恒星的一種，屬于高速自轉(zhuǎn)的中子星，因發(fā)射周期性脈沖信號而得名。這種脈沖信號，就好比轉(zhuǎn)動的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光，以至于脈沖星最初被發(fā)現(xiàn)時，一度被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號。

　　李菂說，脈沖星自轉(zhuǎn)速度也異常快、自轉(zhuǎn)周期精確，被稱作宇宙中最精準(zhǔn)的天文時鐘。這種特性讓脈沖星擁有在地面實驗室無法實現(xiàn)的極端物理性質(zhì)，是理想的天體物理實驗室，諾貝爾物理學(xué)獎也兩度授予了脈沖星的相關(guān)發(fā)現(xiàn)。

　　不過，由于脈沖星信號微弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只能觀測到一小部分。李菂說，作為全球目前唯一工作頻段完整覆蓋300MHz～3GHz的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST恰是發(fā)現(xiàn)脈沖星的理想設(shè)備，其工作頻段內(nèi)具有超高靈敏度，可以清晰地“看到”每一個脈沖。

　　這樣的說法也得到了喬治·霍布斯的認(rèn)可，他說自己對FAST未來的科研產(chǎn)出“充滿期待”。一個有必要說明的背景是，世界上目前幾乎一半的脈沖星，都是由喬治·霍布斯負(fù)責(zé)的澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)。

　　李菂說，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的脈沖星大多在銀河系，而FAST可以在距離200萬光年的空間有所探索。以這次發(fā)現(xiàn)采用的方法為例，李菂說，F(xiàn)AST通過“漂移掃描”，同時對中性氫、脈沖星、銀河系結(jié)構(gòu)和分子譜線等多科學(xué)目標(biāo)進(jìn)行同時掃描的巡天觀測，是世界上其他望遠(yuǎn)鏡從未實現(xiàn)過的。

　　更值得一提的是，在8月22日和8月27日第一批兩顆脈沖星發(fā)現(xiàn)之后，F(xiàn)AST又發(fā)現(xiàn)了4顆新脈沖星。而就在剛剛過去的國慶假期，最新發(fā)現(xiàn)的這些脈沖星，也都通過了國際認(rèn)證。

　　“系統(tǒng)的科學(xué)產(chǎn)出已經(jīng)開始！”李菂說，F(xiàn)AST正在開啟中國射電波段大科學(xué)裝置系統(tǒng)產(chǎn)生原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的“激越”時代。

　　25天前：“天眼”之父去世，F(xiàn)AST“首秀”或成最好告慰

　　值得注意的是，如今發(fā)現(xiàn)脈沖星成果的時間點(diǎn)，還處于FAST望遠(yuǎn)鏡的“調(diào)試初期”。接下來，F(xiàn)AST還將進(jìn)行為期兩年的調(diào)試。這就好比，戰(zhàn)士還未完全整理好武器裝備走向戰(zhàn)場，就已斬殺敵人拿下一役。

　　李菂說，這得益于卓有成效的早期科學(xué)規(guī)劃和人才、技術(shù)儲備，讓FAST早早地展示其科學(xué)能力。成果的背后，不得不提及FAST項目發(fā)起人、這個項目的最主要締造者南仁東。

　　25天前，南仁東離開人世，享年72歲。在后來國家天文臺舉行的南仁東事跡報告會上，與會的科學(xué)家表達(dá)了一個共同的遺憾：沒能等到FAST煥發(fā)光彩，南先生卻已駕鶴西去。

　　南仁東的學(xué)生、FAST工程辦公室副主任張海燕告訴記者，南仁東生前不止一次地說過，“人活著還是要做一點(diǎn)事”。

　　而建成FAST，就是他所說的“一點(diǎn)事”。他一做就是20多年。

　　如今，南仁東主導(dǎo)締造的FAST，終于睜開“銳眼”，望向蒼穹。

　　FAST的這次“首秀”，或許就是對南仁東的最好告慰。有網(wǎng)友建議，希望將FAST發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星命名為“南仁東星”。

　　44天前：“天眼”初顯威力，穩(wěn)定獲取目標(biāo)信號

　　“首秀”之后，有人提出疑問，早在去年9月25日FAST就已經(jīng)竣工，為何要經(jīng)過近一年的調(diào)試，直到最近才產(chǎn)出科學(xué)成果？

　　國家天文臺研究員、FAST工程副經(jīng)理彭勃說，國外同類大型射電望遠(yuǎn)鏡建成后一般需要3～5年的調(diào)試，而“中國天眼”調(diào)試了一年就獲得了初步成果，進(jìn)展超過預(yù)期及大型同類設(shè)備的國際慣例。

　　而就FAST本身而言，其調(diào)試工作難度也“堪稱巨大”。嚴(yán)俊說，整個調(diào)試涉及測量、控制、力學(xué)、電子學(xué)、天文學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，而且對中國科學(xué)家來說，F(xiàn)AST工作模式有別于之前接觸過的傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡，沒有任何成熟的經(jīng)驗可供參考。

　　FAST如今成了貴州一景，科學(xué)觀測是否會受到游客的手機(jī)干擾？

　　姜鵬告訴記者，科學(xué)家團(tuán)隊看到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展也很高興，同時也相信望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出會進(jìn)一步促進(jìn)當(dāng)?shù)氐穆糜萎a(chǎn)業(yè)，這將是雙贏的局面。當(dāng)?shù)卣�府也專門制定了“距離5公里范圍之內(nèi)，不能有任何干擾望遠(yuǎn)鏡探測的行為”的政策。

　　不過他也提到，由于望遠(yuǎn)鏡本身設(shè)備在電磁屏蔽技術(shù)上還沒有完全做到位，相應(yīng)的干擾現(xiàn)象還是存在，接下來將會加強(qiáng)這方面的工作�！安还苁乔缣爝�是雨天，盡可能保證FAST每天都能工作，以保證有效的觀測時長，促進(jìn)更多、更好的科學(xué)產(chǎn)出。”他說。

　　今年8月27日，也就是“首秀”前的第44天，F(xiàn)AST第一次實現(xiàn)跟蹤觀測，并穩(wěn)定地獲取目標(biāo)源的信號。嚴(yán)俊告訴記者，至此，F(xiàn)AST基本完成了望遠(yuǎn)鏡的功能性調(diào)試，這是望遠(yuǎn)鏡調(diào)試工作的一個非常重要的階段性成果。

　　通俗地說，“FAST已經(jīng)是初具威力的巨型射電望遠(yuǎn)鏡，也充分驗證了該望遠(yuǎn)鏡在靈敏度上的優(yōu)勢�！�

　　嚴(yán)俊透露，本年度的試觀測計劃是500個小時，截至目前，F(xiàn)AST已經(jīng)積累了700個小時的試觀測時長，已提前超額完成了本年度的試觀測任務(wù)。

　　這每一個小時背后，都有科研人員付出的心血。李菂說，每一次掃描，科研人員不僅需要重新設(shè)計軟件，數(shù)據(jù)處理上也要付出更多“體力勞動”——這也是在脈沖星搜索上，“漂移掃描”方式被很少運(yùn)用的一個原因。

　　好在，“天眼”每次掃描都能獲得一到兩個高質(zhì)量的脈沖星候選體。

　　南仁東生前曾說，希望借助FAST這只巨大“天眼”，窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋“可能存在的星外文明”。

　　對此，李菂并不回避，他說，星外文明的搜索是一個嚴(yán)肅的科學(xué)目標(biāo)，不過FAST目前正處在調(diào)試期，尚未開展類似研究。

　　“過來人”喬治·霍布斯介紹，帕克斯望遠(yuǎn)鏡目前有20%的時間分配給了“尋找外星人”，不過截至目前，仍一無所獲。

　　至于“中國天眼”，喬治·霍布斯說，“它看得更遠(yuǎn)”。