中國(guó)天眼FAST“首秀”前后

　　幾乎沒有懸念，“中國(guó)天眼”FAST的成果“首秀”，又一次讓中國(guó)科學(xué)界站到全世界面前。10月10日，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)攜脈沖星發(fā)現(xiàn)的成果甫一亮相，就引來(lái)國(guó)內(nèi)外注目，享譽(yù)世界的澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)主管喬治·霍布斯評(píng)價(jià)：這是國(guó)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(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)的科學(xué)家還在爭(zhēng)取更多的新脈沖星通過國(guó)際系統(tǒng)認(rèn)證。彼時(shí)，這個(gè)位于中國(guó)貴州的全球最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了6顆新脈沖星，其中最早一批認(rèn)證的有兩顆。

　　即便如此，在次日的新聞發(fā)布會(huì)上，國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)嚴(yán)俊仍只介紹那兩顆最早認(rèn)證的脈沖星。他說(shuō)，F(xiàn)AST已經(jīng)探測(cè)到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，但望遠(yuǎn)鏡目前還處在調(diào)試期，慎重起見，科學(xué)家希望在得到國(guó)外望遠(yuǎn)鏡“百分之百的確認(rèn)”后，再做更多公布。

　　當(dāng)然，諸如此類看似插曲的故事，早已淹沒在“聽！1.6萬(wàn)光年外的脈沖信號(hào)”“中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)新脈沖星”等頗具爆炸性的成果報(bào)道里。但對(duì)每一位參與其中的科學(xué)家而言，只有加上這些細(xì)節(jié)，“中國(guó)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，他們也沒有忘記FAST項(xiàng)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)開始前，主持人臨時(shí)增加了一項(xiàng)議程：請(qǐng)全體起立，為南仁東先生默哀一分鐘。

　　一周前：確認(rèn)新增多個(gè)成果，原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)時(shí)代開啟

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

　　“嘟嗚嘟——嘟嗚嘟——”

　　“嘟——嘟——”

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

　　國(guó)家天文臺(tái)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(guó)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)“零的突破”：我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造的天文設(shè)備第一次發(fā)現(xiàn)脈沖星。而在此之前的50年里，人類已經(jīng)觀測(cè)到2700多顆各種類型的脈沖星。

　　所謂脈沖星，是死亡恒星的一種，屬于高速自轉(zhuǎn)的中子星，因發(fā)射周期性脈沖信號(hào)而得名。這種脈沖信號(hào)，就好比轉(zhuǎn)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(xiàn)時(shí)，一度被誤以為是外星人尋找宇宙知音的信號(hào)。

　　李菂說(shuō)，脈沖星自轉(zhuǎn)速度也異常快、自轉(zhuǎn)周期精確，被稱作宇宙中最精準(zhǔn)的天文時(shí)鐘。這種特性讓脈沖星擁有在地面實(shí)驗(yàn)室無(wú)法實(shí)現(xiàn)的極端物理性質(zhì)，是理想的天體物理實(shí)驗(yàn)室，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)也兩度授予了脈沖星的相關(guān)發(fā)現(xiàn)。

　　不過，由于脈沖星信號(hào)微弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只能觀測(cè)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(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST恰是發(fā)現(xiàn)脈沖星的理想設(shè)備，其工作頻段內(nèi)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(rèn)可，他說(shuō)自己對(duì)FAST未來(lái)的科研產(chǎn)出“充滿期待”。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(fù)責(zé)的澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)。

　　李菂說(shuō)，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xiàn)采用的方法為例，李菂說(shuō)，F(xiàn)AST通過“漂移掃描”，同時(shí)對(duì)中性氫、脈沖星、銀河系結(jié)構(gòu)和分子譜線等多科學(xué)目標(biāo)進(jìn)行同時(shí)掃描的巡天觀測(cè)，是世界上其他望遠(yuǎn)鏡從未實(shí)現(xiàn)過的。

　　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(xiàn)之后，F(xiàn)AST又發(fā)現(xiàn)了4顆新脈沖星。而就在剛剛過去的國(guó)慶假期，最新發(fā)現(xiàn)的這些脈沖星，也都通過了國(guó)際認(rèn)證。

　　“系統(tǒng)的科學(xué)產(chǎn)出已經(jīng)開始！”李菂說(shuō)，F(xiàn)AST正在開啟中國(guó)射電波段大科學(xué)裝置系統(tǒng)產(chǎn)生原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的“激越”時(shí)代。

　　25天前：“天眼”之父去世，F(xiàn)AST“首秀”或成最好告慰

　　值得注意的是，如今發(fā)現(xiàn)脈沖星成果的時(shí)間點(diǎn)，還處于FAST望遠(yuǎn)鏡的“調(diào)試初期”。接下來(lái)，F(xiàn)AST還將進(jìn)行為期兩年的調(diào)試。這就好比，戰(zhàn)士還未完全整理好武器裝備走向戰(zhàn)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(guī)劃和人才、技術(shù)儲(chǔ)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(xiàng)目發(fā)起人、這個(gè)項(xiàng)目的最主要締造者南仁東。

　　25天前，南仁東離開人世，享年72歲。在后來(lái)國(guó)家天文臺(tái)舉行的南仁東事跡報(bào)告會(huì)上，與會(huì)的科學(xué)家表達(dá)了一個(gè)共同的遺憾：沒能等到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，“人活著還是要做一點(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(dǎo)締造的FAST，終于睜開“銳眼”，望向蒼穹。

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

　　44天前：“天眼”初顯威力，穩(wěn)定獲取目標(biāo)信號(hào)

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

　　國(guó)家天文臺(tái)研究員、FAST工程副經(jīng)理彭勃說(shuō)，國(guó)外同類大型射電望遠(yuǎn)鏡建成后一般需要3～5年的調(diào)試，而“中國(guó)天眼”調(diào)試了一年就獲得了初步成果，進(jìn)展超過預(yù)期及大型同類設(shè)備的國(guó)際慣例。

　　而就FAST本身而言，其調(diào)試工作難度也“堪稱巨大”。嚴(yán)俊說(shuō)，整個(gè)調(diào)試涉及測(cè)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(duì)中國(guó)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，F(xiàn)AST工作模式有別于之前接觸過的傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡，沒有任何成熟的經(jīng)驗(yàn)可供參考。

　　FAST如今成了貴州一景，科學(xué)觀測(cè)是否會(huì)受到游客的手機(jī)干擾？

　　姜鵬告訴記者，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)看到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展也很高興，同時(shí)也相信望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)當(dāng)?shù)氐穆糜萎a(chǎn)業(yè)，這將是雙贏的局面。當(dāng)?shù)卣�府也專門制定了“距離5公里范圍之內(nèi)，不能有任何干擾望遠(yuǎn)鏡探測(cè)的行為”的政策。

　　不過他也提到，由于望遠(yuǎn)鏡本身設(shè)備在電磁屏蔽技術(shù)上還沒有完全做到位，相應(yīng)的干擾現(xiàn)象還是存在，接下來(lái)將會(huì)加強(qiáng)這方面的工作。“不管是晴天還是雨天，盡可能保證FAST每天都能工作，以保證有效的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，促進(jìn)更多、更好的科學(xué)產(chǎn)出。”他說(shuō)。

　　今年8月27日，也就是“首秀”前的第44天，F(xiàn)AST第一次實(shí)現(xiàn)跟蹤觀測(cè)，并穩(wěn)定地獲取目標(biāo)源的信號(hào)。嚴(yán)俊告訴記者，至此，F(xiàn)AST基本完成了望遠(yuǎn)鏡的功能性調(diào)試，這是望遠(yuǎn)鏡調(diào)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(yuǎn)鏡，也充分驗(yàn)證了該望遠(yuǎn)鏡在靈敏度上的優(yōu)勢(shì)。”

　　嚴(yán)俊透露，本年度的試觀測(cè)計(jì)劃是500個(gè)小時(shí)，截至目前，F(xiàn)AST已經(jīng)積累了700個(gè)小時(shí)的試觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)，已提前超額完成了本年度的試觀測(cè)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(shè)計(jì)軟件，數(shù)據(jù)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(yùn)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，觀測(cè)暗物質(zhì)，測(cè)定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋“可能存在的星外文明”。

　　對(duì)此，李菂并不回避，他說(shuō)，星外文明的搜索是一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)目標(biāo)，不過FAST目前正處在調(diào)試期，尚未開展類似研究。

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

　　至于“中國(guó)天眼”，喬治·霍布斯說(shuō)，“它看得更遠(yuǎn)”。