中国天眼 颗球状星团长周期脉冲星 2 FAST寻获

原标题:“中国天眼”FAST寻获 2 颗球状星团长周期脉冲星

IT之家 5 月 3 日消息,之江实验室天文计算研究中心的周登科博士、国家天文台王培副研究员等学者通过发展快速折叠搜索方案,系统分析了 FAST 公开观测数据,在球状星团 M15 中发现了两颗长周期脉冲星, 分别是自转周期约为 1.9 秒的 M15K 和自转周期约为 3.9 秒的 M15L。

其中 M15L 刷新了球状星团脉冲星的周期记录, 成为目前球状星团中已知周期最长的脉冲星。

IT之家注:球状星团是一种受自引力束缚的高密度恒星集群,其演化年龄一般超过百亿年,是宇宙中最古老的天体系统之一。

球状星团中的恒星经过数十亿年的演化,存在着大量脉冲星,通过了解其性质,可获取球状星团的动力学演化过程、星族合成路径等信息。

目前在银河系内 41 个球状星团中已发现的 317 颗脉冲星中,大多是自转周期在数十毫秒范围内的毫秒脉冲星,其中 179 颗处于双星系统。

团队发现这两颗脉冲星在周期-周期导数图上的位置仍位于自旋加速线(spin-up line)的下方,这条线是脉冲星通过吸积所能加速的上限。

这两颗脉冲星位于自旋加速线的下方,说明它们在早期也可能处于双星系统中,并经历了短暂的吸积过程,随后就与其他天体相遇并被破坏了双星系统,从而导致失去伴星后的脉冲星逐渐演化成了长周期脉冲星。

基于观测数据, 研究团队进一步研究认为,M15K 和 M15L 在早期可能处于双星系统中, 并经历了短暂的吸积过程,随后就与其他天体相遇并被破坏了双星系统, 从而导致失去伴星后的脉冲星逐渐演化成了长周期脉冲星。


中国天眼发现一大批暗弱脉冲星,对研究天文学有何帮助?

中科院国家天文台的工作人员利用中国天眼望远镜在宇宙中探索银道面脉冲星巡天的时候,新发现了201颗脉冲星,这次发现对天文学对脉冲星的研究取得了重要的进展,中国天眼也在发现脉冲星的过程中起到了决定性的作用。

中国天眼位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县,是一个500米口径的球面射电望远镜,是世界口径最大,灵敏度最高的射电望远镜。中国天眼经过将近10年的筹划后,于2001年正式立项,从立项到设计在到建设,到最后的测试和正式运营,总共耗费了15年的时间。在启用的二年后,中国天眼正式发现了2颗脉冲星。从此中国天眼的使命正式开始。

中国天眼在对宇宙进行微波巡视的过程中多次发现了脉冲星,到目前为止通过中国天眼观测到的脉冲星已经到达了500多颗。除了脉冲星以外,中国天眼还具有非常重要的作用就是现在宇宙中寻找暗物质和暗能量,这些物质如果能被探测到,将会彻底影响人类的命运,为人类利用和使用这些能源提供线索。

脉冲星最简单的解释就是正在旋转的中子星,而且此中子星会不断的想宇宙中发射电磁脉冲。因为脉冲星的密度大到难以想象,所以它们在高速的旋转过程中会不断的释放出射电脉冲,这也就证实了宇宙中确实存在中子星,同样也证实了宇宙中确实存在超新星爆炸,这些探测出来的数据,对我们研究宇宙和恒星的诞生和演变具有非常重要的意义。

中国天眼除了观测到了脉冲星,天眼还对宇宙中的中性氢,宇宙物质和外星文明信号进行观测。天眼还具有通讯功能,通讯功能的范围可以延伸到太阳系的边缘。

找到两颗脉冲星后,FAST还会发现什么?

4100光年,1.6万光年。坐落在贵州群山之中的“中国天眼”,刚一“睁眼”就“看见”了离地球如此遥远的2颗脉冲星。

10日,中国科学院国家天文台宣布,500米口径球面射电望远镜(FAST)经过一年紧张调试,已实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行,并确认多颗新发现脉冲星。

脉冲星家族首次有了“中国星”

这是我国的天文设备第一次发现脉冲星,实现了该领域“零的突破”。自1967年发现第一颗脉冲星以来,过去的50年里,人类发现的脉冲星家族至少有2700个成员了。

国家天文台公布了这2颗脉冲星的具体信息:前者自转周期为1.83秒,距离地球约1.6万光年,后者自转周期为0.59秒,距离地球约4100光年,分别由“中国天眼”于今年8月22日、25日在南天银道面通过漂移扫描发现。

这只是“中国天眼”的部分发现。“天眼”工程副总工程师李菂介绍,“天眼”调试进展超过预期,目前已探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。

据科学家介绍,脉冲星是一种高速自转的中子星,由恒星演化和超新星爆发产生。它的密度极高,每立方厘米重达上亿吨,一块方糖大小就相当于地球上一万艘万吨巨轮的重量。脉冲星自转速度很快、自转周期精确,是宇宙中最精准的时钟。正因如此,脉冲星会发射一断一续的周期性脉冲信号,就好比转动的灯塔发出忽明忽暗的光。

这一特殊“本领”,让脉冲星在计时、引力波探测、广义相对论检验等领域具有重要应用。李菂说,脉冲星具有在地面实验室无法实现的极端物理性质,对其进行研究有望得到许多重大物理学问题的答案。譬如,脉冲星的自转周期极其稳定,准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。

“通过对快速旋转的射电脉冲星进行长期监测,选取一定数目的脉冲星组成计时阵列,就可以探测来自超大质量双黑洞等天体发出的低频引力波。”李菂说。

澳大利亚科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯说,“天眼”的调试以及逐渐产出成果,是目前国际天文学界最激动人心的事件之一。

调试一年就出成果,告慰“天眼之父”南仁东

“天眼”的最初构想来自已故天文学家南仁东。从1994年提出设想,到2016年正式启用,22年间,南仁东和他的团队全力推动着这个看似不可思议的世界级项目。

设计和结构均无先例可循,“天眼”前期调试遇到巨大困难。“天眼”工程总工艺师王启明说,各系统一开始专注于设备跟踪维护,系统内调试看起来都没问题,但各系统联调后,系统间的通信、算法的统一、安全协调等一系列问题逐步暴露出来。

联调期间,“天眼”人的工作状态基本上是白天分头干活,晚上集中开会商讨,连夜改程序,第二天又接着试新方案,反复调到最优。在“天眼”落成启用后的380个日日夜夜里,除非停电,总控机房总是二十四小时无休。白天,工程团队和施工方的人员集中进行调试;晚上,科研人员会把面型固定好,让其指向一个特定的天区,通过地球自转,让天空从望远镜上方漂移扫描过去。

李菂说,漂移扫描方式在脉冲星搜索上很少被运用,但调试期间只能用这种方式,为此,科研人员不仅需要重新设计软件,数据处理上也要付出更多劳动,但最终结果是令人振奋的,“天眼”每次扫描都能获得一到两个高质量的脉冲星候选体。

国家天文台研究员、“天眼”工程副经理彭勃说,国外同类大型射电望远镜建成后一般需要3年至5年的调试阶段,而“天眼”调试了一年就获得了初步成果。

“天眼”会寻找“外星人” 将主导未来宇宙天图

中外科学家都期待“天眼”的发现从量变转为质变。“天眼”若能第一个捕获河外星系脉冲星,将具有开创性意义。李菂和他的研究小组已经在为观测河外星系脉冲星做技术上的准备,最早于明年初会进行尝试。

位发现脉冲星的天文学家乔瑟琳·贝尔今年早些时候参观了“中国天眼”,她期待这座世界最大的射电望远镜能发现更多微弱、遥远、独特的脉冲星,包括发现围绕黑洞旋转的脉冲星。

对于观测范围可达已知宇宙边缘的“天眼”来说,发现脉冲星只是使命之一,未来,它还将在中性氢观测、谱线观测、寻找可能的星际通讯信号等方面大放异彩。

宇宙大爆炸学说认为,中性氢是宇宙中几乎与大爆炸同龄的“老人家”,观测和研究中性氢的分布,能帮助科学家进一步弄清银河系和河外星系的结构,解开宇宙大爆炸等宇宙起源和演化之谜。“‘中国天眼’将通过巡视宇宙中的中性氢,绘制出最新最大的标准宇宙天图。”国家天文台“天眼”项目高级博士后MarkoKrco(马可)说。

“中国天眼”甚至还能“监听”宇宙中可能存在的外星文明发出的无线电波。澳大利亚科学及工业研究院Parkes望远镜科学主管乔治·霍布斯说,Parkes望远镜目前有20%的时间分配给了“寻找外星人”,但仍一无所获,“中国天眼”看得更远,说不定将来会有令人振奋的消息。

天眼发现新脉冲星是真的吗?

是真的。 10月10号,中国科学院国家天文台发布了一则消息:“中国天眼”发现2颗新脉冲星,距离地球分别约4100光年和1.6万光年。 这是我国射电望远镜首次发现脉冲星,距“天眼之父”南仁东病逝不到1个月。

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