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FAST系列:FAST的五大科学目标

2021-05-14 13:15:43   发布:高全归      点击:

中国天眼从构想到建成花费了22年时间,口径为500米,这样的观天“巨眼”到底可以做些什么呢?它可以做下面五个方面的工作:

探寻中性氢

当电子相对于原子核的自旋从高态变为低态时,就会释放电磁波,对应电磁波的频率约为1420Hz,波长约为20cm,这就是天文学研究中常说的中性氢21cm谱线,是射电天文观测的主要目标之一。这个波长的辐射之所以重要,是因为该辐射来自于宇宙早期密度较高时所形成的中性氢,随着宇宙膨胀的继续,第一代恒星与星系形成,大量光子把中性氢电离后,使得该辐射渐渐消失。因此,通过研究它的分布,各向性质,红移量等,可以研究宇宙早期演化截断的物质结构和物质分布情况。FAST的高灵敏度观测可以发现更多、更远和更暗的中性氢星系。帮助我们更清楚地了解中性氢及其所在星系的结构、性质和宇宙早期的演化规律。

宇宙大爆炸

搜寻脉冲星

脉冲星的“灯塔效应”可以为人类未来的宇宙航行提供可靠的路标,脉冲星稳定而快速的脉冲辐射可以作为宇宙计时器。针对脉冲星的研究,已经成为当代天文学研究的一个重要分支。FAST望远镜灵敏度高,巡天效率高,因而,FAST短时间找到更多脉冲星的可能性更大。

脉冲星

长基线干涉测量

长基线干涉测量是利用多个射电望远镜同时观测一个天体,再利用干涉原理把所有望远镜的信号汇聚到一起,模拟出一个相当于望远镜之间最大距离的巨型望远镜的观测效果,这个最大距离就是基线。

这中方法只是等效,而不是等于。虽然空间分辨率取决于观测中的最长基线,但它的灵敏度则取决于各个天线的总接收面积,这与望远镜的口径有关。FAST有口径大的优势,如果与其他望远镜联成长基线测量,既可满足分辨率,又有很高的灵敏度。

干涉原理


探测星际分子

20世纪60年代,人类使用射电望远镜发现星际空间并不是真空,而是充满各种各样微小的尘埃、稀薄的气体、宇宙射线和粒子流等,还发现了大量的星际分子云,其中含有各种负责的有机分子。目前,以发现的星际分子有180多种,且大部分是有机分子,还有一些实地球上不存在的。FAST望远镜具有高灵敏度、宽波段等超高综合性能,可以在探测和搜寻跟多的星际分子方面做出重要贡献。

星际分子氰基辛炔

搜寻地外文明

在太阳系之外的其他恒星系统中,有没有像地球一样适合智慧生命居住的星球呢?人类的好奇心和使命感驱使我们在探索宇宙深处信息的同时,想要知道在宇宙的其他地方是否有类似地球上的生命存在?是否存在能够与我们交流的智慧与文明?到目前为止,人类还没有找到宇宙中的其他“同伴”。从20世纪60年代开始,一直有各大射电望远镜加入到搜寻地外文明的行列。FAST同样可以在搜寻地外文明方面发挥重要作用。(文/yobo体育全站app下载天文协会)

真有外星人吗?


参考资料:

《中国天眼 遥望深空的天文重器》 郭红峰 编著


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