新華網(wǎng)北京1月6日電（記者 王瑩）記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，中國天眼FAST自2020年1月11日通過(guò)國家驗收以來(lái)高質(zhì)量開(kāi)放運行，2021年，依托FAST國家天文臺在中性氫譜線(xiàn)測量星際磁場(chǎng)、快速射電暴、脈沖星搜索等國際天文前沿領(lǐng)域取得新的重要科學(xué)成果。
2021年12月19日拍攝的“中國天眼”全景（維護保養期間攝，無(wú)人機照片）。新華社記者 歐東衢 攝
FAST運行和發(fā)展中心常務(wù)副主任、總工程師姜鵬介紹，2021年3月31日，FAST正式向全球開(kāi)放共享，向全球天文學(xué)家征集觀(guān)測申請。征集收到來(lái)自不同國家共7216小時(shí)的觀(guān)測申請，最終14個(gè)國家（不含中國）的27份國際項目獲得批準，并于2021年8月啟動(dòng)科學(xué)觀(guān)測。
“FAST運行效率和質(zhì)量不斷提高，年觀(guān)測時(shí)長(cháng)超過(guò)5300小時(shí)，已遠超國際同行預期的工作效率，為FAST科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用?！睋i介紹，FAST成為自其運行以來(lái)世界上發(fā)現脈沖星效率最高的設備。2021年，依托FAST又取得了一批重要科研成果，其中就包括挑戰經(jīng)典恒星形成圖景的FAST中性氫譜線(xiàn)測量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展。
1月5日，在中科院國家天文臺舉行的新聞發(fā)布會(huì )上，FAST運行和發(fā)展中心首席科學(xué)家李菂介紹FAST在中性氫領(lǐng)域的最新重大成果。新華社記者 金立旺 攝
發(fā)布會(huì )上，FAST運行和發(fā)展中心首席科學(xué)家李菂介紹，磁場(chǎng)在恒星、行星和生命的產(chǎn)生中發(fā)揮著(zhù)重要作用，過(guò)程復雜，因此“磁通量問(wèn)題”是恒星形成中經(jīng)典三大難題之一，分子云的星際磁場(chǎng)強度測量是全球天文界的共性挑戰。
據介紹，中性氫是宇宙中豐度最高的元素，廣泛存在于宇宙的不同時(shí)期，是不同尺度物質(zhì)分布的最佳示蹤物之一。FAST望遠鏡是探測暗弱中性氫源的利器。李菂團隊發(fā)展并命名了原創(chuàng )的中性氫窄線(xiàn)自吸收（HINSA）方法。依托FAST望遠鏡無(wú)與倫比的靈敏度及優(yōu)良的光路設計，首次實(shí)現了HINSA塞曼效應的探測，獲得了強度為3.8±0.3微高斯的高置信度星際磁場(chǎng)測量，這是利用原子輻射手段探測分子云磁場(chǎng)的從0到1的突破。
“FAST探測到的磁場(chǎng)強度只有地球磁場(chǎng)的十萬(wàn)分之一，比恒星形成標準模型預測的磁場(chǎng)強度弱至少3~4倍。FAST的結果揭示分子云在致密云核階段即可超前達成磁超臨界狀態(tài)，可能存在比標準模型更有效的磁場(chǎng)耗散機制使得恒星形成提前發(fā)生。此成果有望將中性氫窄線(xiàn)自吸收方法拓展成為星際磁場(chǎng)測量的重要系統性探針?！崩钋吀嬖V記者。
此次研究團隊采用原創(chuàng )的中性氫窄線(xiàn)自吸收方法，利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應測量結果。發(fā)現星際介質(zhì)從冷中性氣體到原恒星核具有連貫性的磁場(chǎng)結構，異于標準模型預測，為解決恒星形成三大經(jīng)典問(wèn)題之一的“磁通量問(wèn)題”提供了重要的觀(guān)測證據。該成果論文于北京時(shí)間2022年1月6日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。
2021年12月19日拍攝的夕陽(yáng)中的“中國天眼”全景（維護保養期間攝，無(wú)人機照片）。新華社記者 歐東衢 攝
快速射電暴（FRB）是宇宙中最明亮射電爆發(fā)現象，起源未知，是天文學(xué)最新熱點(diǎn)。發(fā)布會(huì )上，國家天文臺副研究員王培介紹，目前已有數百例FRB被探測到，其中僅少數呈現出重復爆發(fā)的現象。FRB121102是人類(lèi)所知的第一個(gè)重復暴，在2017年成為首個(gè)被精確定位、能夠確認其宿主星系的FRB。
研究團隊利用FAST對快速射電暴FRB121102進(jìn)行觀(guān)測，在約50天內探測到1652次爆發(fā)事件，獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本，超過(guò)此前本領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量，首次揭示了快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結構，成果論文于2021年10月14日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。
據王培介紹，FAST多科學(xué)目標巡天已經(jīng)發(fā)現至少6例新FRB，正在為揭示這一宇宙中神秘現象的機制、推進(jìn)這一天文學(xué)全新的領(lǐng)域做出獨特的貢獻。
1月5日，在中科院國家天文臺舉行的新聞發(fā)布會(huì )上，國家天文臺韓金林在介紹FAST在脈沖星搜尋方面的重要進(jìn)展。新華社記者 金立旺 攝
脈沖星是大質(zhì)量恒星死亡后的“遺骸”，一顆方糖大小的體積就有上億噸的質(zhì)量，脈沖星能夠發(fā)射出高度周期性的脈沖，周期在1.4毫秒到23秒之間。被稱(chēng)為“毫秒脈沖星”的短周期脈沖星，可以與地球上最好的原子鐘相媲美。發(fā)現脈沖星是國際大型射電望遠鏡觀(guān)測的主要科學(xué)目標之一。
發(fā)布會(huì )上，國家天文臺研究員韓金林介紹，FAST配備19波束L波段接收機，是世界上最強大的脈沖星搜尋利器。研究團隊不僅從銀河的星辰大海中探測到原先已知的550顆脈沖星，還新發(fā)現了279顆脈沖星，其中65個(gè)為毫秒脈沖星，在雙星系統中的有22顆。相關(guān)論文于2021年5月在國內學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》發(fā)表。
2021年12月17日，工作人員對“中國天眼”的饋源艙進(jìn)行維護保養。新華社記者 歐東衢 攝
記者了解到，基于FAST靈敏度國際領(lǐng)先的優(yōu)勢，將FAST與高能波段的重要空間天文設施費米伽馬射線(xiàn)天文臺大視場(chǎng)望遠鏡（Fermi-LAT）相結合進(jìn)行天地一體化協(xié)同和后隨觀(guān)測，具有產(chǎn)生重大科學(xué)突破的潛力。
國家天文臺李菂、王培領(lǐng)導的國際合作團隊發(fā)現了多顆脈沖星，并開(kāi)展了多波段觀(guān)測分析。相關(guān)成果于2021年12月在國內學(xué)術(shù)期刊《中國科學(xué)》上發(fā)表?！岸嗖ǘ魏献饔^(guān)測不僅開(kāi)啟了FAST脈沖星搜索新方向，而且打開(kāi)了研究脈沖星電磁輻射機制的新途徑，為研究中子星星族演化和探測引力波提供更多樣本?！崩钋叡硎?。
1月5日，在中科院國家天文臺舉行的新聞發(fā)布會(huì )上，武向平院士在介紹FAST后續科學(xué)研究計劃。新華社記者 金立旺 攝
對于FAST后續研究計劃，中科院院士、國家天文臺研究員武向平表示，基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢，FAST已成為中低頻射電天文領(lǐng)域的觀(guān)天利器，未來(lái)將在快速射電暴起源與物理機制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測時(shí)與低頻引力波探測等方向產(chǎn)出深化人類(lèi)對宇宙認知的科學(xué)成果。
