“中国天眼”首次发现多颗脉冲星 有助发展星际导航

FAST望远镜在满天繁星下呈现出的美丽景观。 新华社发

　　中国科学院国家天文台10月10日宣布，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)确认发现了多颗脉冲星，这是我国天文望远镜首次发现脉冲星。

　　FAST工程副总工程师李菂称，FAST调试进展超过预期，并已开始系统的科学产出。目前已经探测到数十个优质脉冲星候选体，其中6颗通过国际认证。

　　脉冲星导航实验卫星(XPNAV)相关负责人向新京报记者解释，脉冲星的研究将有助于我们理解宇宙的起源，并为航天器星际航行提供精确导航。而前不久离世的FAST总工程师兼首席科学家南仁东则说过，这只巨大的“天眼”，甚至能搜寻可能存在的星外文明。

　　研究脉冲星有助获得重大物理学答案

　　脉冲星是一种高速自转的中子星，由恒星演化和超新星爆发产生。它的密度极高，每立方厘米重达上亿吨。脉冲星自转速度很快、自转周期精确，是宇宙中最精准的时钟。正因如此，脉冲星会发射一断一续的周期性脉冲信号，就好比转动的灯塔发出忽明忽暗的光。

　　这一特殊“本领”，让脉冲星在计时、引力波探测、广义相对论检验等领域具有重要应用。李菂说，脉冲星具有在地面实验室无法实现的极端物理性质，对其进行研究有望得到许多重大物理学问题的答案。

　　据中科院科普公众号“科学大院”介绍，对脉冲星进行观测，不仅能够研究脉冲星自身的极端物理状态，还能对星际介质、银河系磁场、引力波等目标进行研究。

　　50年来， 天文学家已经观测到2700多颗各种类型的脉冲星。因为脉冲星的特殊性，诺贝尔物理学奖两度授予了与脉冲星有关的发现(1974年度，发现第一个脉冲星;1993年度，发现第一个双星系统中的脉冲星，并利用它很好地验证了引力波辐射理论)。

　　6颗被确认 未来有望发现毫秒脉冲星

　　国家天文台介绍，FAST已经探测到了数十个优质脉冲星候选体。经过国际合作，例如利用澳大利亚64米Parkes望远镜进行观测认证，首批认证了两颗脉冲星：一颗编号J1859-0131(又名FP1-FAST pulsar #1)，自转周期为1.83秒，据估算距离地球1.6万光年；一颗编号J1931-01(又名FP2)，自转周期0.59秒，据估算距离地球约4100光年，两颗脉冲星分别于今年8月22日、25日发现。

　　另有4颗脉冲星也通过了国际射电天文台认证，具体参数结果还在分析中。

　　宇宙中有大量脉冲星，但由于其信号暗弱，易被人造电磁干扰淹没，目前只观测到一小部分。国家天文台表示，具有极高灵敏度的FAST望远镜是发现脉冲星的理想设备，未来有望发现更多守时精准的毫秒脉冲星。

　　研究宇宙起源、发展星际导航

　　脉冲星的自转周期极其稳定，准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。“脉冲星的研究有助于我们了解中子星的内部结构和辐射机制，”脉冲星导航实验卫星(XPNAV)相关负责人表示，“中子星是恒星死亡的遗迹，知道其内部结构和辐射机制，就可以知道恒星和宇宙的演化，从而推测恒星的过去、现在，甚至预测未来。”

　　该负责人介绍，目前公布的两颗脉冲星自转周期都是秒级的，如果后续能够发现毫秒级的脉冲星，有望用于航天器导航。

　　“就像我们在地面需要导航，航天器在宇宙中就像汪洋中的船，更需要导航，比如指引它们去火星等其他星球。”该负责人说，目前航天器导航是通过地面发射电磁波实现的，未来利用脉冲星可以实现航天器在宇宙间自主导航，导航精度也可能更高。另外，脉冲星的研究也有望对探测引力波做出原创贡献。

　　去年11月10日，我国发射脉冲星导航实验卫星。当时报道称，脉冲星导航技术成功以后，可以对卫星的位置进行跟踪测量，届时将长时间不再需要地面测控站的测量。

　　■ 延展

　　继续调试两年面向国内外学者开放

　　国家天文台曾表示，FAST能够接收到137亿光年以外的电磁信号，观测范围“可达宇宙边缘”。与世界著名的德国波恩100米望远镜相比，FAST的灵敏度提高了约10倍；与美国阿雷西博350米望远镜相比，FAST的综合性能也提高了约10倍。

　　FAST落成时，因脉冲星研究获得1993年诺贝尔物理学奖的约瑟夫·泰勒曾亲赴现场，“这是世界一流的望远镜，期待它能给人类带来更多重要的科学发现。”他说。

　　昨天，澳大利亚Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯在成果发布会现场表示，FAST逐渐产出成果，是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。

　　国家天文台表示，接下来的两年FAST将继续调试，通过国家验收，面向国内外学者开放。同时进一步验证、优化科学观测模式，催生天文发现，力争早日成为世界一流水平望远镜设备。

　　FAST总工程师兼首席科学家南仁东生前曾说，借助这只巨大的“天眼”，科研人员可以窥探星际之间互动的信息，观测暗物质，测定黑洞质量，甚至搜寻可能存在的星外文明。

　　■ 背景

　　FAST以前中国望远镜未见脉冲星

　　1967年，科学家在行星际闪烁观测研究中，偶然发现一个时隐时现的射电脉冲源，其周期非常稳定，每隔1.3373秒记录一次脉冲信号，科学家将其取名为脉冲星。

　　脉冲星属于高速自转的中子星，最快转动的周期能达到毫秒量级，是除黑洞外密度最大的天体。所以，脉冲星可以作为天然实验室，检验极端物理环境下的物质运动规律。比如验证强引力场的爱因斯坦广义相对论效应，以及引力波等现象。

　　FAST去年9月25日在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成。FAST工程由我国天文学家于1994年提出构想，从预研到建成历时22年，由中国科学院国家天文台主导建设，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

　　FAST核心科学目标就是搜寻和发现射电脉冲星。人类迄今已发现2700余颗脉冲星。但在FAST问世以前，中国望远镜从未捕捉到新的脉冲星。

　　新京报记者 倪伟