中國天眼FAST“首秀”前后

　　幾乎沒(méi)有懸念，“中國天眼”FAST的成果“首秀”，又一次讓中國科學(xué)界站到全世界面前。10月10日，FAST團隊攜脈沖星發(fā)現的成果甫一亮相，就引來(lái)國內外注目，享譽(yù)世界的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的科學(xué)主管喬治·霍布斯評價(jià)：這是國際天文學(xué)界目前最令人激動(dòng)的事件之一。

　　但鮮為人知的是，直到FAST“首秀”的前夜，中國科學(xué)院國家天文臺的科學(xué)家還在爭取更多的新脈沖星通過(guò)國際系統認證。彼時(shí)，這個(gè)位于中國貴州的全球最靈敏的單口徑射電望遠鏡，已經(jīng)發(fā)現了6顆新脈沖星，其中最早一批認證的有兩顆。

　　即便如此，在次日的新聞發(fā)布會(huì )上，國家天文臺臺長(cháng)嚴俊仍只介紹那兩顆最早認證的脈沖星。他說(shuō)，FAST已經(jīng)探測到數十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，但望遠鏡目前還處在調試期，慎重起見(jiàn)，科學(xué)家希望在得到國外望遠鏡“百分之百的確認”后，再做更多公布。

　　當然，諸如此類(lèi)看似插曲的故事，早已淹沒(méi)在“聽(tīng)！1.6萬(wàn)光年外的脈沖信號”“中國射電望遠鏡首次發(fā)現新脈沖星”等頗具爆炸性的成果報道里。但對每一位參與其中的科學(xué)家而言，只有加上這些細節，“中國天眼”的“首秀”才是完整的。

　　就如同在“首秀”這個(gè)最值得歡愉的時(shí)刻，他們也沒(méi)有忘記FAST項目的最初發(fā)起者、首席科學(xué)家、總工程師南仁東一樣——盡管老先生再也看不到這一切。發(fā)布會(huì )開(kāi)始前，主持人臨時(shí)增加了一項議程：請全體起立，為南仁東先生默哀一分鐘。

　　一周前：確認新增多個(gè)成果，原創(chuàng )發(fā)現時(shí)代開(kāi)啟

　　在10月10日北京四環(huán)外國家天文臺的辦公大樓里，由FAST捕獲的首批脈沖星信號第一次向外界展示——

　　“嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”

　　“嘟——嘟——”

　　現場(chǎng)不管是科學(xué)家，還是媒體工作者，都豎起耳朵，仔細聆聽(tīng)這分別來(lái)自1.6萬(wàn)光年外和4100光年外的脈沖信號。

　　國家天文臺研究員、FAST工程副總工程師李菂說(shuō)它們：一個(gè)像小孩的心跳，緩慢而微弱；一個(gè)像是成年人的心跳，短促而有力。

　　就是這兩個(gè)聲音，讓中國實(shí)現了一個(gè)“零的突破”：我國自主設計制造的天文設備第一次發(fā)現脈沖星。而在此之前的50年里，人類(lèi)已經(jīng)觀(guān)測到2700多顆各種類(lèi)型的脈沖星。

　　所謂脈沖星，是死亡恒星的一種，屬于高速自轉的中子星，因發(fā)射周期性脈沖信號而得名。這種脈沖信號，就好比轉動(dòng)的燈塔發(fā)出忽明忽暗的光，以至于脈沖星最初被發(fā)現時(shí)，一度被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號。

　　李菂說(shuō)，脈沖星自轉速度也異�？�、自轉周期精確，被稱(chēng)作宇宙中最精準的天文時(shí)鐘。這種特性讓脈沖星擁有在地面實(shí)驗室無(wú)法實(shí)現的極端物理性質(zhì)，是理想的天體物理實(shí)驗室，諾貝爾物理學(xué)獎也兩度授予了脈沖星的相關(guān)發(fā)現。

　　不過(guò)，由于脈沖星信號微弱，易被人造電磁干擾淹沒(méi)，目前只能觀(guān)測到一小部分。李菂說(shuō)，作為全球目前唯一工作頻段完整覆蓋300MHz～3GHz的射電望遠鏡，FAST恰是發(fā)現脈沖星的理想設備，其工作頻段內具有超高靈敏度，可以清晰地“看到”每一個(gè)脈沖。

　　這樣的說(shuō)法也得到了喬治·霍布斯的認可，他說(shuō)自己對FAST未來(lái)的科研產(chǎn)出“充滿(mǎn)期待”。一個(gè)有必要說(shuō)明的背景是，世界上目前幾乎一半的脈沖星，都是由喬治·霍布斯負責的澳大利亞帕克斯射電望遠鏡所發(fā)現。

　　李菂說(shuō)，目前已經(jīng)發(fā)現的脈沖星大多在銀河系，而FAST可以在距離200萬(wàn)光年的空間有所探索。以這次發(fā)現采用的方法為例，李菂說(shuō)，FAST通過(guò)“漂移掃描”，同時(shí)對中性氫、脈沖星、銀河系結構和分子譜線(xiàn)等多科學(xué)目標進(jìn)行同時(shí)掃描的巡天觀(guān)測，是世界上其他望遠鏡從未實(shí)現過(guò)的。

　　更值得一提的是，在8月22日和8月27日第一批兩顆脈沖星發(fā)現之后，FAST又發(fā)現了4顆新脈沖星。而就在剛剛過(guò)去的國慶假期，最新發(fā)現的這些脈沖星，也都通過(guò)了國際認證。

　　“系統的科學(xué)產(chǎn)出已經(jīng)開(kāi)始！”李菂說(shuō)，FAST正在開(kāi)啟中國射電波段大科學(xué)裝置系統產(chǎn)生原創(chuàng )發(fā)現的“激越”時(shí)代。

　　25天前：“天眼”之父去世，FAST“首秀”或成最好告慰

　　值得注意的是，如今發(fā)現脈沖星成果的時(shí)間點(diǎn)，還處于FAST望遠鏡的“調試初期”。接下來(lái)，FAST還將進(jìn)行為期兩年的調試。這就好比，戰士還未完全整理好武器裝備走向戰場(chǎng)，就已斬殺敵人拿下一役。

　　李菂說(shuō)，這得益于卓有成效的早期科學(xué)規劃和人才、技術(shù)儲備，讓FAST早早地展示其科學(xué)能力。成果的背后，不得不提及FAST項目發(fā)起人、這個(gè)項目的最主要締造者南仁東。

　　25天前，南仁東離開(kāi)人世，享年72歲。在后來(lái)國家天文臺舉行的南仁東事跡報告會(huì )上，與會(huì )的科學(xué)家表達了一個(gè)共同的遺憾：沒(méi)能等到FAST煥發(fā)光彩，南先生卻已駕鶴西去。

　　南仁東的學(xué)生、FAST工程辦公室副主任張海燕告訴記者，南仁東生前不止一次地說(shuō)過(guò)，“人活著(zhù)還是要做一點(diǎn)事”。

　　而建成FAST，就是他所說(shuō)的“一點(diǎn)事”。他一做就是20多年。

　　如今，南仁東主導締造的FAST，終于睜開(kāi)“銳眼”，望向蒼穹。

　　FAST的這次“首秀”，或許就是對南仁東的最好告慰。有網(wǎng)友建議，希望將FAST發(fā)現的第一顆脈沖星命名為“南仁東星”。

　　44天前：“天眼”初顯威力，穩定獲取目標信號

　　“首秀”之后，有人提出疑問(wèn)，早在去年9月25日FAST就已經(jīng)竣工，為何要經(jīng)過(guò)近一年的調試，直到最近才產(chǎn)出科學(xué)成果？

　　國家天文臺研究員、FAST工程副經(jīng)理彭勃說(shuō)，國外同類(lèi)大型射電望遠鏡建成后一般需要3～5年的調試，而“中國天眼”調試了一年就獲得了初步成果，進(jìn)展超過(guò)預期及大型同類(lèi)設備的國際慣例。

　　而就FAST本身而言，其調試工作難度也“堪稱(chēng)巨大”。嚴俊說(shuō)，整個(gè)調試涉及測量、控制、力學(xué)、電子學(xué)、天文學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，而且對中國科學(xué)家來(lái)說(shuō)，FAST工作模式有別于之前接觸過(guò)的傳統望遠鏡，沒(méi)有任何成熟的經(jīng)驗可供參考。

　　FAST如今成了貴州一景，科學(xué)觀(guān)測是否會(huì )受到游客的手機干擾？

　　姜鵬告訴記者，科學(xué)家團隊看到當地經(jīng)濟發(fā)展也很高興，同時(shí)也相信望遠鏡的科學(xué)產(chǎn)出會(huì )進(jìn)一步促進(jìn)當地的旅游產(chǎn)業(yè)，這將是雙贏(yíng)的局面。當地政府也專(zhuān)門(mén)制定了“距離5公里范圍之內，不能有任何干擾望遠鏡探測的行為”的政策。

　　不過(guò)他也提到，由于望遠鏡本身設備在電磁屏蔽技術(shù)上還沒(méi)有完全做到位，相應的干擾現象還是存在，接下來(lái)將會(huì )加強這方面的工作�！安还苁乔缣爝�是雨天，盡可能保證FAST每天都能工作，以保證有效的觀(guān)測時(shí)長(cháng)，促進(jìn)更多、更好的科學(xué)產(chǎn)出�！彼�說(shuō)。

　　今年8月27日，也就是“首秀”前的第44天，FAST第一次實(shí)現跟蹤觀(guān)測，并穩定地獲取目標源的信號。嚴俊告訴記者，至此，FAST基本完成了望遠鏡的功能性調試，這是望遠鏡調試工作的一個(gè)非常重要的階段性成果。

　　通俗地說(shuō)，“FAST已經(jīng)是初具威力的巨型射電望遠鏡，也充分驗證了該望遠鏡在靈敏度上的優(yōu)勢�！�

　　嚴俊透露，本年度的試觀(guān)測計劃是500個(gè)小時(shí)，截至目前，FAST已經(jīng)積累了700個(gè)小時(shí)的試觀(guān)測時(shí)長(cháng)，已提前超額完成了本年度的試觀(guān)測任務(wù)。

　　這每一個(gè)小時(shí)背后，都有科研人員付出的心血。李菂說(shuō)，每一次掃描，科研人員不僅需要重新設計軟件，數據處理上也要付出更多“體力勞動(dòng)”——這也是在脈沖星搜索上，“漂移掃描”方式被很少運用的一個(gè)原因。

　　好在，“天眼”每次掃描都能獲得一到兩個(gè)高質(zhì)量的脈沖星候選體。

　　南仁東生前曾說(shuō)，希望借助FAST這只巨大“天眼”，窺探星際之間互動(dòng)的信息，觀(guān)測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋“可能存在的星外文明”。

　　對此，李菂并不回避，他說(shuō)，星外文明的搜索是一個(gè)嚴肅的科學(xué)目標，不過(guò)FAST目前正處在調試期，尚未開(kāi)展類(lèi)似研究。

　　“過(guò)來(lái)人”喬治·霍布斯介紹，帕克斯望遠鏡目前有20%的時(shí)間分配給了“尋找外星人”，不過(guò)截至目前，仍一無(wú)所獲。

　　至于“中國天眼”，喬治·霍布斯說(shuō)，“它看得更遠”。