tianyan 「中国天眼首秀」背后的故事和科学价值

这两天，科学界的一个热点被大家刷到了——那就是“中国天眼发现六颗脉冲星”。本来不想加入其中的乐趣，但是想想。毕竟这是FAST第一场秀的成绩单。另外，读者一直私信我。快读。所以本期我们来看看主流新闻没有说的那些姿势。

先说说FAST为什么能被誉为“中国之眼”。

中国天眼，全称“500米球面射电望远镜”，简称FAST。)这是基于五米口径球面望远镜的缩写。

这个巨无霸，看起来像个大锅，直径500米(准确数值是488米)，配有4450块面板。大概是30个足球场，绕着大锅边缘走40分钟。

所以，人们才敢说自己是世界上最大的射电望远镜！更确切地说是最大的单孔和最灵敏的射电望远镜。

为什么这么大？为什么敢说最敏感？

你知道，射电望远镜就像一个接收卫星信号的天线罐。越大越好！因为面积越大，接收能力越强！

这个巨大的锅花了1.8亿美元，花了5年才造出来，但只花了一年就正式开放了。

因为FAST需要一个绝对安静的环境，它不仅位于云贵高原的大山里(黔南州)，还将方圆半径5公里的区域设定为无线电静默区。因此，重新安置和重新安置移民又花费了2.69亿美元。

这个高昂的代价是为了监控的奇迹而付出的。

相比于美国阿雷西博天文台的阿雷西博300米望远镜和被称为“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜，FAST的灵敏度和综合性能都有了很大的提高。

有多高？

比如BIGBANG产生的氢原子是如何活跃的，FAST有监控的能力；

宇宙中一些有机分子发出的电磁波也可以被其他人监测到；

如果遇到智慧生命，外星信号等。，那就更不用说了。

所以圈内人称之为“中国天眼”。

说了FAST的超群能力之后，再来说说这次发现的脉冲星。

脉冲星是什么？

脉冲星是一种可以高速旋转的中子星，但并不是所有的中子星都是脉冲星。

▲著名的《上帝之手》(PSR B1509-58)其实就是一颗典型的脉冲星。

那什么是中子星呢？

简单来说，宇宙中所有的恒星都逃不出三个最终目的地:白矮星、中子星和黑洞。

≦1.44倍太阳质量的恒星会变成白矮星(这也是我们太阳的归宿)；

一颗质量是太阳1.5 ~ 3倍的恒星最终会坍缩成中子星，密度大到连原子核都可以被压碎，只剩下中子，因此得名中子星。中子星上的方糖有10亿吨的质量！这是什么概念？它小到把整个珠穆朗玛峰压缩成一个方糖！

质量超过太阳三倍的恒星最终会变成黑洞。

可以说中子星是宇宙中除黑洞之外密度最大的天体，与黑洞一起被天文学家誉为20世纪60年代天文学四大发现之一。

巧合的是，脉冲星，一颗高速旋转的中子星，也是在20世纪60年代被发现的。然而，更有甚者，它刚被发现的时候，被认为是外星信号！

到底是怎么回事？

整整50年前，1967年11月，英国剑桥大学卡文迪什实验室的休伊什教授安排硕士生乔斯林·贝尔(Jocelyn Bell)观看射电望远镜接收到的信号，其实是一堆长长的纸带。

她偶然发现有些脉搏信号是有规律地发出的，每1.337秒就有一个周期，就像人体的脉搏一样。

所以，她立即向休伊什教授报告。天文学家激动得心都跳出来了——我真的发现了传说中的“外星小绿人”吗？！要知道，整个60年代，西方充斥着泰拳空比赛和外星科幻的味道。这种联想也很自然。

幸运的是，科学家们能够屏住呼吸。在接下来的不到半年时间里，师生们陆续发现了几个这样的脉搏信号。

后来终于明白，这种奇怪的“呼叫信号”不是外星信号，而是一种特殊的恒星——脉冲星发出的脉冲信号，只是理论上推导出来的。

这里必须插一句，1974年诺贝尔物理学奖只授予了一位教授，因为他在提名时完全忽略了学生贝尔的贡献，成为科学史上的大丑闻。

直到1993年，诺贝尔奖委员会特别邀请贝尔参加两位美国天文学家发现脉冲双星的获奖仪式。这是一种补偿吗？还是故意刺激？

幸运的是，在过去的40年里，贝尔除了获得诺贝尔奖之外，还获得了十几个世界级的科学奖项。

插曲过后，继续说——

脉冲星就像灯塔上的探照灯一样，定期向Tai 空发射。如果扫向地球，恰好被人类截获，称为脉冲星信号。

事实上，这一原理正是FAST新发现的六颗脉冲星背后的原因。

不过这六颗新脉冲星都在银河系，现在银河系已经发现了2700多颗。中国在这个领域刚刚起步。

两个发表的J1859-0131和j1931-01距离我们16000光年，距离我们4100光年，它们的自转周期分别为1.83秒和0.59秒。

研究脉冲星更有价值，这是一个极端的物理环境，极其奇妙。

80年代天文学家开始发现毫秒脉冲星，其自转周期只有毫秒。

十年前的2007年，欧洲空局发现了迄今为止最快的脉冲星，每秒1122转！

相比之下，FAST新发现0.59秒和1.83秒转一次，算不了什么。

为什么要关注轮换周期？

研究脉冲星有什么意义？

其实这两个问题是同一个答案。

就像我刚才说的，自转周期极其稳定的脉冲星就像宇宙中的精密时钟。旋转周期越短，能提供的时钟信号越准确，自然研究的价值就越大。

这对未来深空空导航——无人飞船和载人航天探索行星际导航具有重要的前瞻性意义。

另外，脉冲星是极端物理条件下的天体，密度极高，磁场超强。在天体物理学家眼里，脉冲星是一个理想的自然实验室，可以延伸很多宇宙探索的课题，比如探测引力波和黑洞。

无论如何，这是国家科学重型装备FAST的第一个成果，是必须的，尤其是刚跑下起跑线的时候。

当然，这也是对“中国眼睛之父”最好的安慰。

今年9月15日，FAST项目主要创始人南逝世。FAST就像亲手带大一个孩子。孩子拿回优秀成绩单的时候，父亲已经走了。