科普时间|“中国天眼”到底看到了什么？

每日科普|“中国天眼”到底看到了什么？

科技工作者之家

2023-03-21

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随着《三体》热播，一些神级剧情和大场面为不少拥趸津津乐道，细心的科幻迷一定不会忽略这个细节：射电天线大锅镜头。

在山顶，在晚霞下，一口大锅“素面”朝天，像一个美女寻找恋人的脸，又像一扇开向无尽宇宙的悬窗，探索外星文明……

电视剧《三体》中出现的红岸基地巨大的射电天线（来源：电视剧《三体》）

然而，在剧外也确实存在这样一个实实在在的大科学装置。500米口径射电望远镜FAST——全球最大口径、最大灵敏度的“中国天眼”，就坐落在我国贵州省。

到底有多大呢？有网友形象地说：这口“地锅”装满水，够全世界每个人分4瓶，煮的饭够全世界的人一起吃3天。

近日，“中国天眼”FAST总工程师姜鹏介绍，截至目前，FAST发现的脉冲星总数已超740颗。

脉冲星到底是啥？发现脉冲星代表什么？未来会发现外星文明吗？今天就一起来说说。

天眼有哪些“之最”？

先来认识一下“中国天眼”。它建在贵州平塘，自1994年提出构想，历时22年于2016年9月25日落成启用，具有我国自主知识产权。

来源：视觉中国

1.规格之最：

最大单口径。天眼是世界已经建成的最大单口径射电望远镜，它是一座500米口径球面射电望远镜。信号接收面积相当于30个足球场，绕着它跑一圈也得将近十分钟。中国天眼开创了建造巨型望远镜的新模式。

最大灵敏度。天眼的灵敏度达到当时世界第二大望远镜阿雷西博的2.5倍以上，这将大幅拓展人类的宇宙视野，无论在深度和广度上都达到前所未有的水平。

2.建造之最：

选址在贵州喀斯特天然地貌，借助天然圆形溶岩坑建造，节省了大量人工开挖的工作量。

设计的主动反射面可以利用2400个节点下方的下拉索和促动器装置，进行有效变形，FAST的反射面总面积约25万平方米，用于汇聚无线电波、供电台接收。

设计轻型馈源支持系统，极大节省了人力物力，它使用六个塔来悬挂和调整馈源舱。馈源舱就像天眼的“瞳孔”，进行信号聚焦，可以看得更加清楚。

脉冲星、毫秒星到底是什么？

快7年过去了，作为国之重器，观天巨眼没有辜负众人的期望，取得的一系列重要成果。

目前来说，FAST发现数量最多的应该是脉冲星。

2018年，尚在调试期的FAST首次发现了一颗毫秒脉冲星，并得到国际认证，这也是FAST继发现脉冲星之后的又一重大成果。

来源：视觉中国

脉冲星是1967年英国剑桥大学的一位博士研究生意外发现的，主要特征之一是它能发射周期性的脉冲，周期在1.4毫秒到23秒范围。脉冲星是中子星，具有的超高密度相当于压缩到一个城市尺寸的太阳。脉冲星的发现成为人类认识宇宙进程中的重要里程碑，是研究宇宙极端环境的理想研究对象。毫秒脉冲星是自转周期在1~10毫秒范围内的短周期脉冲星，每秒钟能旋转上百次。

脉冲星、毫秒脉冲星的发现是上世纪天文学的重要发现，也是引力波预言的验证。脉冲星的发现，被誉为20世纪60年代天文四大发现之一，还曾斩获过两项诺贝尔物理学奖。

天眼能搜寻到地外文明吗？

天眼有什么能力呢？人类用天眼能看到什么，做什么呢？——让全人类看得更远！

笔者认为，天眼就好像地球向宇宙开的一扇窗户。这扇窗相比地球的尺寸来说比不上任何一间房子上的窗户占比，但本领可不小，天文学家透过它可以看往遥远的宇宙深处，接收外星球强烈或微弱的信号，既可以绘制银河系结构，又能倾听脉冲星的“声音”，还能接收外星文明信号（如果有的话），用于探索宇宙起源和演化。

FAST科学目标

巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化；

观测脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律；

主导国际甚长基线干涉测量网，获得天体超精细结构；

探测星际分子，探索天体演化以及太空生命起源；

搜索可能的星际通讯信号，搜寻外星文明。

在科学家看来，相比短期的发现，他们更期待对宇宙更本质的理解和更长远的突破。

国家天文台研究员、中科院院士武向平表示，随着FAST的建成，中国将加入国际引力波探测行列，并会把脉冲星计时引力波探测的灵敏度提高2至3倍，提高低频引力波的探测几率。他预测该领域未来几年将有重大突破。

通过天眼，中国人已取得亮眼的科学发现，研究成果发表在《自然》等杂志上。

已故的“中国天眼之父”南仁东先生对FAST有一个展望和总结，他说中国天眼“是中国天文从追赶到超越的一次尝试，我们现在只是在尝试的起步阶段。”现在天眼已正式运行，得见现在中国科学家和许多年轻人在与国际同行同台竞技，南先生应该会感到欣慰吧。

（本文专家：刘艳，中国科学院空间应用工程与技术中心）

责任编辑：胡惠雯