發現脈衝星！500米口徑球面射電望遠鏡FAST取得首批成果

FAST發現的兩顆新脈衝星：FP1和FP2 插圖/中國國家天文 麻鈺薇

2017年10月10日，由中國科學院科學傳播局、中國科學院國家天文台主辦的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，簡稱FAST）取得首批成果的新聞發布會在國家天文台舉行。

FAST作為國之重器的大科學裝置，是我國「十一五」重大科技基礎設備之一，由國家發展改革委投資建設，於2016年9月25日竣工進入試運行、試調試階段。中國科學院國家天文台牽頭國內多家單位，在FAST科學和工程團隊密切協作下，經過一年的緊張調試，現已實現指向、跟蹤、漂移掃描等多種觀測模式的順利運行；調試進展超過預期及大型同類設備的國際慣例；並且已經開始系統的科學產出。

FAST團組利用位於貴州師範大學的FAST早期科學中心進行數據處理，探測到數十個優質脈衝星候選體，經國際合作，例如利用澳大利亞64米Parkes望遠鏡，進行後隨觀測認證，目前已通過系統認證兩顆脈衝星，一顆編號J1859-0131（又名FP1-FAST pulsar #1），自轉周期為1.83秒，據估算距離地球1.6萬光年；一顆編號J1931-01（又名FP2），自轉周期0.59秒，據估算距離地球約4100光年。兩顆脈衝星分別由FAST於今年8月22日、25日在南天銀道面通過漂移掃描發現。這是我國射電望遠鏡首次新發現脈衝星。

搜尋和發現射電脈衝星是FAST核心科學目標。銀河系中有大量脈衝星，但由於其信號暗弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只觀測到一小部分。具有極高靈敏度的FAST望遠鏡是發現脈衝星的理想設備，FAST在調試初期發現脈衝星，得益於卓有成效的早期科學規劃和人才、技術儲備，初步展示了FAST自主創新的科學能力，開啟了中國射電波段大科學裝置系統產生原創發現的激越時代。未來，FAST將有希望發現更多守時精準的毫秒脈衝星，對脈衝星計時陣探測引力波做出原創貢獻。

接下來的兩年，FAST將繼續調試，以期達到設計指標，通過國家驗收，實現面向國內外學者開放。同時進一步驗證、優化科學觀測模式，繼續催生天文發現，力爭早日將FAST打造成為世界一流水平望遠鏡設備。

新聞發布會上，國家天文台台長嚴俊向與會媒體及來賓介紹了FAST工程竣工一年來的各項工作進展。國台李菂研究員對FAST取得的首批成果進行了發布：1）FAST望遠鏡調試進展超過預期；2）我國射電望遠鏡首次發現脈衝星，探測到數十個優質脈衝星候選體，其中兩顆通過國際認證。國台李菂研究員、姜鵬研究員，澳大利亞科學及工業研究院Parkes望遠鏡科學主管George Hobbs等專家，就中國望遠鏡FAST首次發現脈衝星的過程，脈衝星的研究工作在科學領域的重要意義，FAST未來工作計劃等進行了深入解讀，並回答記者提問。

上圖為新脈衝星的歸一化平均脈衝輪廓和單脈衝。A（上）為FP1平均脈衝輪廓，FAST通過約52.4秒漂移掃描（紅色）產生信噪比為Parkes望遠鏡L波段積分2100秒結果（灰色）信噪比的3倍，表現出FAST高靈敏度優勢。A（下）為FP1單脈衝輪廓。B為FAST採用跟蹤觀測5分鐘，獲得的另一顆新脈衝星FP2的單脈衝輪廓。

【關於FAST】

FAST項目是由國家天文台研究員、FAST工程首席科學家、總工程師南仁東帶領團隊逾20年的預研、推動及建設，在國家發改委支持下，於2016年9月25日竣工。FAST落成啟用以來，受到來自國內外、社會各界的高度關注和期待。習近平等黨和國家領導人也對FAST提出了明確的指示和要求：早出成果、多出成果、出好成果、出大成果。

FAST位於貴州省平塘縣名為大窩凼的喀斯特窪地之中，基於三項全部中國知識產權的自主創新——選址方法、索網主動反射面、柔性索結合併聯機器人的饋源支撐，FAST突破了射電望遠鏡工程極限，建成為世界最大的單口徑射電望遠鏡，其接收面積相當於30個足球場大小。這個被南仁東研究員定義「為下一代天文學家準備的觀測設備」，是目前世界上最靈敏的單口徑射電望遠鏡。

【關於脈衝星】

脈衝星由恆星演化和超新星爆發產生，因發射周期性脈衝信號而得名。脈衝星的本質是中子星，具有在地面實驗室無法實現的極端物理性質，是理想的天體物理實驗室，對其進行研究，有希望得到許多重大物理學問題的答案。譬如：脈衝星的自轉周期極其穩定，準確的時鐘信號為引力波探測、航天器導航等重大科學及技術應用提供了理想工具。

2016年2月11日，LIGO合作組宣布首次直接探測到廣義相對論預言已久的引力波之後，對引力波的探測已經成為天文學界的熱門話題。通過對快速旋轉的射電脈衝星進行長期監測，選取一定數目的脈衝星組成計時陣列，可以探測來自超大質量雙黑洞等天體發出的低頻引力波。FAST將有希望發現更多守時精準的毫秒脈衝星，對脈衝星計時陣探測引力波做出原創貢獻。

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