首席科学家李菂解读“中国天眼”:探索更多遥远星河的可能
媒体报道     2022.11.26     作者:谢履冰 曾杨希     来源:天目新闻

在贵州绵延的群山深处,一口直径500米的“大锅”正夜以继日地辛勤工作着。它就是被誉为观天利器的“中国天眼”FAST——全球最大的射电望远镜。

自2011年动工兴建,到2020年正式开放运行,FAST为天文学家们提供了海量的观测数据,孕育出多个令世界瞩目的科学成果。

捕获世界最大快速射电暴样本、发现660余颗脉冲星……未来,FAST还将带给人类哪些惊喜?近日,在2022未来科学大奖周活动间隙,《天目Tech+》跟“中国天眼”FAST的首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂聊了聊。

李菂资料图 图源:央视网

数据中披沙拣金

助力快速射电暴的研究

得益于超高的灵敏度,自加入宇宙“寻宝”游戏以来,“中国天眼”FAST催生一系列令世界瞩目的新成果。

截至2022年7月,基于FAST的观测数据,科学家们产出了百余篇高质量国际论文,其中最活跃的是从脉冲星中衍生出来的新领域——快速射电暴(FRB)。“FAST捕获世界最大快速射电暴样本”还入选了2021年度中国科学十大进展。

李菂介绍,作为天文领域的“网红”,自2007年被发现以来,快速射电暴便备受关注。它表现为一种射电波段的电磁波爆发,持续时间只有几毫秒,却能释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。

关于快速射电暴,有诸多未解之谜。研究它,则离不开对大量数据的分析。面对FAST每天产生的50TB压缩数据,如何从中披沙拣金?

FAST观测的数据会生成如视频般的动态谱,再经处理,将动态视频剪辑成便于识别的图像。“每天生成几万甚至几十万张图,再勤奋的天文学家也看不过来。机器学习、人工智能等已经成为现代天文不可或缺的工具。”李菂说。

与智能计算结合有望助力FAST成果产出效率。例如,2021年10月底,国家天文台还与之江实验室联合打造了基于FAST的计算天文智能计算平台,希望借力智能计算与人工智能技术,加速天文领域的科学研究。

李菂认为,在这样的加持下,“乐观地讲,大概3至5年后,我们会在快速射电暴的天文起源上达成某种共识。”

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中国天眼资料图 图源:新华社

寻觅地外文明

帮助人类拓展知识前沿

人类对地外文明的想象与探寻从未停止,中国天眼能否帮人类“看见”地外文明的“星火”?

2020年4月,中国天眼正式开启“地外文明搜索”(简称SETI),寻找来自宇宙深处高智慧生命的疑似信号。“这项任务的最大挑战其实是我们不知道地外文明长什么样,只能反躬自身,在星空中搜索与人类文明相似的信号。”李菂说。

目前,FAST主要通过捕捉特定频率的无线电信号,来搜寻地外文明。其具体标准为信号带宽小于500Hz,持续时间小于100秒。这种几百赫兹以下的信号被称为“窄带信号”,在地球上,它通常是由飞机、人造卫星等在使用过程中产生。

接收到窄带信号后,FAST还会使用算法程序进行筛选,去除来自地球的干扰信号。而后,科学家们再从中确定一些好的候选目标信号,对其进行后续观测,进一步检验候选目标的可信度与可重复性。

“不过,时至今日,还没有找到重复地被反复确认的地外文明信号。”李菂说。

茫茫宇宙中,除了人类,真的存在别的智慧生命吗?李菂认为,探寻地外文明是由人类的好奇心驱动的科学任务,“能不能找到很难说,我们看重的是探索过程本身和扩展人类的知识前沿”。

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中国天眼探测到快速射电暴示意图 图源:中科院国家天文台

向全球开放

共同探索更多的可能性

“宇宙的丰富多彩,从未让我们失望。只要我们的探测手段前进一点点,总能找到意想不到的重大发现。”李菂说。

为了更好地利用FAST的观测时间和观测数据,2021年3月,FAST正式向全球开放共享,向全球天文学家征集观测申请。今年8月,FAST还向中小学生开放1%的观测时间。

李菂介绍,目前在FAST上开展的项目已有近400个,覆盖了各个天文前沿领域。其中,他负责的主要工作是“多科学目标同时巡天”(简称CRAFTS)。这个项目使用了我国原创技术,利用地球自转扫描天空,能同时进行4个科学目标的数据处理。

借助这个项目,科学家们不仅找到了170余颗新的脉冲星,还发现了FAST的第一例双中子星、已知唯一持续活跃的重复快速射电暴。“它倍增了FAST的巡天效率,有望应用在其他国际上的大型单天线射电望远镜。”李菂说。

未来,FAST还将为人类带来哪些惊喜?

李菂表示,天文装置产生的最大成就,往往是我们规划和立项时想象不到的。以阿雷西博望远镜为例,它发现双中子星系统于1993年获得了诺贝尔物理学奖,而在其建成前,人类根本不知道中子星的存在。

“FAST真正载入史册的是哪个工作,我们拭目以待。”李菂说。


原文链接:https://tianmunews.com/news.html?id=714482

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