十年前的同一天,这口"大锅"刚刚建成。十年后,它交出的清单上写着:累计发现脉冲星超 1300 颗。
位于贵州平塘群山之间的"中国天眼"FAST,口径 500 米|新华社(2026 年 9 月 23 日发,记者欧东衢摄)一口"锅",为什么建在山里FAST 坐落在贵州平塘县克度镇的一处喀斯特洼地"大窝凼"。天然洼地省去了大量土方工程,四周群山又能挡住外界的电磁干扰——射电望远镜要听的是宇宙里最微弱的信号。
它的口径 500 米,反射面由 4450 块三角形面板拼成,接收面积相当于 30 个标准足球场。与固定反射面不同,这些面板由 2000 多个促动器牵动,可以边变形边聚焦,把信号汇聚到悬在上方的馈源舱里——这套主动变形反射面,是 FAST 最核心的技术创新之一。
十年,从 2 颗到 1300 颗截至目前,FAST 累计发现脉冲星超 1300 颗,超过同一时期国际其他望远镜发现脉冲星数量的总和。
FAST 累计发现脉冲星数量变化脉冲星是大质量恒星坍缩后形成的中子星,自转极其稳定,像宇宙里的灯塔,周期性发出脉冲信号。用途也很实在:一是深空自主导航,脉冲信号可以当作太空中的天然路标;二是高精度计时,稳定度堪比"宇宙级原子钟"。
2017 年 10 月,FAST 宣布发现首批 2 颗新脉冲星,距离地球分别约 4100 光年和 1.6 万光年——这是中国射电望远镜首次发现脉冲星。到 2021 年 9 月累计超 370 颗,2024 年 4 月超 900 颗,再到今天的 1300 余颗,这条曲线抬升得很快。
从构想到十周年,FAST 的关键节点"最轻"的那对双星十周年之前半个月,FAST 刚交出一项新成果。
9 月 16 日,中国科学院国家天文台发布消息:韩金林研究员领衔的 FAST 银道面脉冲星巡天团队,捕获了一颗轨道紧密的双中子星系统 PSR J1856-0039。它的轨道周期只有 2.36 小时,在已知双中子星系统中位列第二短;系统总质量仅 2.488 倍太阳质量,是目前已知最轻的双中子星组合。其中可见脉冲星约 1.30 倍太阳质量,伴星约 1.19 倍太阳质量,逼近中子星的理论质量下限。
相关成果 9 月 15 日发表于《物理评论快报》(PRL),并被遴选为重点推介成果。
中子星是宇宙中的"精密时钟"。双中子星系统由两颗中子星互相绕转构成,人类目前仅发现 30 例左右。它们历经两次超新星爆发形成,未来会通过引力波辐射并合,是宇宙中金、铂等重元素的诞生源头,也是检验广义相对论的天然实验室。
研究团队在这颗双星身上观测到多项清晰的相对论效应:近星点进动、光子频率红移、时间膨胀,以及辐射引力波导致的轨道周期缓慢衰减。实测的轨道周期衰减值与广义相对论预测值之比为 1.009±0.014。模型推演认为,它将在约 8200 万年后并合,最终大概率形成一颗质量更大的中子星。
最轻双中子星系统 PSR J1856-0039 的关键数据|自制信息图 · 来源:中国科学院国家天文台不只脉冲星十年间,FAST 的收获不止脉冲星。
在快速射电暴研究中,它获得了目前世界最大的爆发事件样本;在纳赫兹引力波探测中,捕捉到超大质量黑洞并合产生引力波的关键证据;中性氢巡天项目近日发布最新成果,共捕捉到 15.6 万个中性氢星系,构建起世界规模最大的同类样本库。
应用方面,FAST 把月球雷达成像的分辨率从 1.2 千米提升至 50 米;2025 年还首次探测到多颗近地小行星,最远的一颗距地球超过 1200 万千米。
基于 FAST 观测数据,科研人员累计在《科学》和《自然》主刊发表论文 13 篇;相关成果两次入选《科学》十大科学突破,一次入选《自然》十大科学发现,十次入选中国科学十大进展。
FAST 落成十周年主要成果|自制信息图 · 数据来源:新华社、中国科学院国家天文台
星空下的"中国天眼"|新华社二期工程:从"看得见"到"看得清"单口径望远镜的优势是灵敏度——"看得见"别人看不到的天体;短板是空间分辨率,像一个听力超群但视力一般的人。二期工程要补的正是这块短板。
按照规划,将在 FAST 台址周边 30 公里的电磁"净土"内布设数十台 40 米口径中型天线,构建全球首个"以巨型望远镜为核心、中型天线环绕"的混合口径射电干涉阵列。升级完成后,灵敏度将提升约 2 倍,分辨率提升约 200 倍,虚拟口径可达几十公里。用总工程师姜鹏的话说,FAST 过去的分辨率像用粗头铅笔画一幅画,升级后相当于换成了高分辨率数码相机。
目前,4 台实验天线已建成,其中 2 台与 FAST 完成联合观测,捕捉到清晰的干涉条纹,验证了方案的关键技术可行性。
FAST 二期核心阵示意:以 FAST 为核心,周边布设数十台 40 米口径天线|依据中国科学院国家天文台公开信息整理这十年,背后是人FAST 的故事要从 1994 年说起。那一年,天文学家南仁东提出,要在中国建一台世界最大的单口径射电望远镜。此后 12 年选址,团队从卫星遥感图里挑出所有接近圆形的洼地,最终锁定了平塘的大窝凼。2011 年 3 月,FAST 开工建设。
2016 年 9 月 25 日,FAST 落成启用。十天前的 9 月 15 日,为它倾注了二十余年心血的南仁东因病逝世。
十年间,这口"锅"由一支团队持续照料:从测量与控制技术方法,到国产化钢丝绳、高性能接收机的研制,多项技术实现自主可控。
建设期间的 FAST 馈源支撑结构|新华社
科研人员在 FAST 总控室工作|新华社
FAST 探测到的双中子星系统示意(科学想象图)|中国科学院国家天文台供图从 2 颗到 1300 颗,中国射电天文十年完成了从跟跑到领跑的跨越。而 1300 颗,或许只是这台装置的第一个十年。
一句话总结
十年时间,FAST 把中国射电天文从"跟跑"带到了"领跑":1300 余颗脉冲星、一颗最轻双中子星、15.6 万个中性氢星系——而下一程,是让这只能"听得远"的巨眼,也"看得清"。
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