中国“天眼”平稳运行4年,有何重大发现,凭什么成为世界之眼?
对于宇宙星辰的探索,我们从未停止脚步,宇宙中有其他智慧生物的可能性也在被更多科学家们认可。在传统光学望远镜的观测距离已经不能满足我们探索宇宙的时候,用于接收天体或者宇宙其他生命发射的射电波段辐射的望远镜被研制出来。
1994年,我国天文学家南仁东先生提出建设“天眼”的构想,在历时22年后,2016年9月25日,500米口径球面射电望远镜,也就是我们常说的中国天眼FAST正式在中国贵州落成启用,至今已经平稳运行4年。
由中国天眼变成世界之眼
我们常见的望远镜,基本都是光学望远镜,通过不断的提升口径来增加观测距离,从本质上来说,它们接收到的信息就是光。但是随着科学研究的深入,我们发现光的本质上,也就是一种电磁波。而人类能用肉眼能看到的光仅仅是宇宙星光频谱中的一小部分。就像声音的频率有很多种,而人类能听到的频率为20Hz--20000Hz,如果动物的声音超过或者低于这个频率,我们就都无法听到。而绝大多数未知天体发出的γ射线、X射线、紫外线、红外线、微波以及波长更长的无线电波充满着我们的宇宙,我们是无法通过光学望远镜来观测到的,即使有外星生命发出了相关信号,我们也无法进行接收,于是人类便开始研制专门用来接收宇宙信号的射电望远镜。
在射电望远镜的领域,美国要快我们一步。1963年,阿雷西博望远镜建成于美属波多黎各岛的山谷中,它的直径达305米,后扩建为350米。直到被誉为中国天眼的FAST 建成的53年的时间里,它一直都是世界上最大的单口径望远镜。
不过口径为王在射电望远镜领域依然成立,中国天眼的口径为500米,阿雷西博扩建后为350米。从口径上就碾压了美国。其次中国天眼是由4000多个主动反射单元构成,因此可获取不同空域的信号,而美国的阿雷西博望远镜是固定望远镜,只能通过改变天线馈源的位置,扫描天空中的一个带状区域,所以在灵敏度上。FAST再次碾压。此外FAST的每一个小单元都可以进行对焦,张角可以达到110-120度,综合实力是阿雷西博射电望远镜的10倍。
由于采用了轻型支撑系统,中国500米口径“天眼”馈源舱平台的重量仅有30吨。相比之下,300米口径阿雷西博望远镜的馈源平台有近千吨重。
美国国家科学基金会当地时间12月1日确认,继今年两次严重电缆事故后,望远镜悬挂的接收设备平台当天坠落并砸毁了望远镜反射盘(天线)表面,对阿雷西博造成毁灭性打击,修复已经没有可能,只能重建。自此,世界上唯一能与中国天眼“抗衡”的射电望远镜宣告报废。与此同时,中国宣布,FAST对世界各国科学家开放,消息一出,迅速收到来自世界各国科学家的几百份使用申请,这样标志着,中国天眼正式成为世界之眼。
发现脉冲星
4年多的平稳运行,FAST有何“业绩”?首先要说的,就是截止到2020年11月,已经发现了超过240颗脉冲星。
脉冲星,就是旋转的中子星,因不断地发出电磁脉冲信号而得名。因为其不断发出电磁脉冲信号的特性,一度被科学家认为是外星智慧生物在向我们发出沟通信号,因此,第一颗脉冲星就曾被叫做“小绿人一号”。脉冲星的发现,证明了中子星的假说是正确的,后续的研究也发现,它们就是高速自转着的中子星。
高速旋转的中子星
一般情况下,由于其自身的旋转没有外力可以影响,脉冲星的自转非常规律,它的电磁波扫过天空的频率甚至比人类制造的原子钟更精确。这个特点使人类想到了海岸边的灯塔,宇宙飞船在星际间航行时,地面无法为其提供精确的引导,遥远脉冲星发出的规律信号可以像灯塔一样为飞船导航。
当我们拥有了一定数量的脉冲星作为“灯塔”,在进行星际旅行时,就像拥有了导航一样,可以规划出来合理的路线。并且作为宇宙中恒星生命的重要一环,中子星和脉冲星两极发射的光束携带着大量恒星演化的重要信息。通过对其发出的电磁波进行分析,有助于我们对等离子体进行更加深入的研究,揭示出宇宙星系的衍变规律。目前已经根据FAST观测接收到的数据发表了40多篇高水平论文。
找到第二个“地球”
FAST的工作当然不只是寻找脉冲星,寻找宇宙中,其他可能适合人类居住的星球也是它的重要工作之一。
2017年3月,国内多家媒体报道,中国天眼发现第二个“地球”。据新闻报道,有一颗极其相似的行星“格利泽581d”,根据接收到的脉冲信号进行图像分析,这颗星球上除了有水源,还有与地球表面极为相似的植物覆盖。这一报道除了有望发现外星人,也意味着“格利泽581d”有希望成为咱们的第二个地球。
不过科学家对于这件事情也有他们的担忧,因为如此宜居的环境可能早已经孕育出了智慧生命,以我们目前的实力,还不足以面对一些未知的智慧生命体,也确实不应该贸然暴露自己星球的坐标,毕竟“黑暗森林”法则是值得尊重的。
宇宙浩瀚无垠,发现类似的星球也是数不胜数,并不稀奇。而由于光速的限制,时间成了我们始终无法破解的领域。移民其他星球进行生命的延续可能是未来世界的重要工作,当下的这些研究发现,都会成为重要的里程碑。
总结:
近日有美国媒体获准进入中国天眼内部进行探访,对中国科技迅速崛起由衷感叹。中国天眼目前还发现了很多没有确认的无线电信号,或许其中就潜藏着外星文明。虽然现在没能证实,但是相信天眼会在不久的将来,给我们带来更大的惊喜!