中新網(wǎng)北京11月26日電 (記者 孫自法)中國科學(xué)院國家天文臺11月26日在北京舉行“中國天眼”(FAST)脈沖星科學(xué)研討會(huì )宣布，截至2024年11月，“中國天眼”發(fā)現脈沖星數量已突破1000顆，超過(guò)同一時(shí)期國際其他望遠鏡發(fā)現脈沖星數量的總和。
支撐從追趕到領(lǐng)跑世界先進(jìn)水平
“中國天眼”發(fā)現的超千顆脈沖星中，包括大量的毫秒脈沖星和脈沖星雙星，豐富了脈沖星的種類(lèi)和數量，對于理解脈沖星的形成和演化具有重要意義。通過(guò)觀(guān)測脈沖星，可檢驗廣義相對論、探測低頻引力波等，為脈沖星物理等理論研究提供重要的數據支持。
作為由國家發(fā)展改革委批復立項的國家重大科技基礎設施，“中國天眼”正式開(kāi)放運行4年來(lái)，在脈沖星、快速射電暴、中性氫、納赫茲引力波等領(lǐng)域取得多項重要原創(chuàng )性成果，其中脈沖星領(lǐng)域中發(fā)現最短軌道脈沖星雙星、捕捉納赫茲引力波信號的初步證據等突破性進(jìn)展，為“中國天眼”從追趕到領(lǐng)跑世界先進(jìn)水平提供了強有力支撐。
本次研討會(huì )主要聚焦于“中國天眼”建成以來(lái)在脈沖星領(lǐng)域取得的重要科學(xué)成果，展望未來(lái)“中國天眼”在該領(lǐng)域的重要機遇和研究方向，包括發(fā)現特殊的脈沖星雙星系統以精確檢驗引力理論，或進(jìn)一步推進(jìn)納赫茲引力波探測等。
貢獻脈沖星領(lǐng)域多項重大成果
基于“中國天眼”觀(guān)測數據，中外科學(xué)家在銀道面脈沖星快照巡天、漂移掃描多科學(xué)目標同時(shí)巡天、脈沖星測時(shí)陣列、脈沖星物理與演化研究、球狀星團脈沖星巡天等脈沖星領(lǐng)域取得多項重大成果。
其中，國家天文臺研究員韓金林帶領(lǐng)的王綬琯巡天突擊隊2020年開(kāi)始對銀河的盤(pán)區進(jìn)行脈沖星巡天，他們發(fā)展了新的“中國天眼”觀(guān)測模式，高效利用“中國天眼”覆蓋脈沖星比較聚集的天區，截至目前已發(fā)現750余顆脈沖星，包括110顆偶發(fā)脈沖星、170多顆毫秒脈沖星、150多個(gè)雙星系統(包括軌道周期最短的脈沖星雙星)，并對一批致密軌道雙星系統進(jìn)行相對論測量，實(shí)現高精度的引力論檢驗。該團隊新發(fā)現的暗弱脈沖星成為揭示銀河系中暗弱脈沖星族群的關(guān)鍵數據；在銀河星場(chǎng)中發(fā)現的毫秒脈沖星和脈沖星雙星為理解目前尚無(wú)定論的雙星演化途徑提供了核心數據，并成為監測引力波的優(yōu)良探針。
清華大學(xué)/國家天文臺研究員李菂帶領(lǐng)團隊首創(chuàng )獨特噪聲注入技術(shù)，成功運行脈沖星搜索、中性氫成像、中性氫星系和快速射電暴多科學(xué)目標同時(shí)巡天觀(guān)測模式，系統性發(fā)現脈沖星208顆，其中包括毫秒脈沖星、蜘蛛脈沖星、“中國天眼”首個(gè)雙中子星等原創(chuàng )性成果。
北京大學(xué)/國家天文臺研究員李柯伽帶領(lǐng)團隊基于“中國天眼”對毫秒脈沖星開(kāi)展精密測時(shí)研究，并在脈沖星噪聲分析、偏振測量、星際介質(zhì)研究和引力波探測方面取得重要進(jìn)展。他們通過(guò)對57顆毫秒脈沖星偏振特性的普查，得出幾乎所有毫秒脈沖星都應該具有全向輻射的特點(diǎn)，這一發(fā)現將改變未來(lái)毫秒脈沖星巡天的預期。
新疆天文臺研究員王娜帶領(lǐng)團隊利用“中國天眼”在脈沖星輻射物理、脈沖星形成與演化、星際介質(zhì)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團隊利用脈沖星星際閃爍效應揭示星際介質(zhì)的微觀(guān)結構研究，實(shí)現年輕脈沖星首次三維度速度測量，發(fā)現脈沖星自轉與速度共線(xiàn)的證據，為脈沖星誕生機制提出嚴格限制。
國家天文臺副研究員潘之辰負責的“中國天眼”球狀星團脈沖星巡天，自2017年10月起已發(fā)現近60顆脈沖星，將“中國天眼”天區內球狀星團脈沖星數量增加約兩倍，這些研究工作涵蓋軌道周期最短的脈沖星雙星系統，球狀星團脈沖星中自轉最慢以及軌道周期最長(cháng)等創(chuàng )紀錄的奇特脈沖星。
未來(lái)將提高發(fā)現罕見(jiàn)天體概率
“中國天眼”脈沖星科學(xué)研討會(huì )上，脈沖星領(lǐng)域專(zhuān)家及青年學(xué)者充分肯定“中國天眼”取得的重要成果，并對未來(lái)充滿(mǎn)期待。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授戴子高指出，脈沖星研究領(lǐng)域仍有許多關(guān)鍵問(wèn)題未解決，“中國天眼”就是針對其中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行觀(guān)測研究。由于很高的靈敏度，“中國天眼”在短短幾年內發(fā)現1000顆新脈沖星，并取得相當多亮眼的、有些甚至是里程碑的重要發(fā)現。未來(lái)，“中國天眼”將探索提升空間分辨能力，在快速射電暴等更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，做出更加重要的成果，預期最終發(fā)現納赫茲引力波信號、揭示快速射電暴的起源、發(fā)現黑洞-中子星雙星、揭示中子星狀態(tài)方程、解決哈勃常數危機等。
北京大學(xué)教授徐仁新認為，脈沖星相關(guān)的科學(xué)研究完美體現了量子論和相對論這兩個(gè)基本精神。全球最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡“中國天眼”建成，開(kāi)啟了射電天文學(xué)研究的“中國天眼”時(shí)代?！爸袊煅邸币寻l(fā)現1000多顆脈沖星，約占全球已發(fā)現脈沖星總數的四分之一。這些脈沖星中不乏一些特別珍貴的樣本，深化了人們關(guān)于脈沖星形成、演化等方面的認識。此外，利用“中國天眼”的高靈敏度進(jìn)行高精度的脈沖星計時(shí)的研究也有序展開(kāi)，既可以用來(lái)檢驗愛(ài)因斯坦廣義相對論的正確性，也能打開(kāi)納赫茲低頻引力波窗口。
中國科學(xué)院國家天文臺表示，未來(lái)，“中國天眼”將探索通過(guò)在望遠鏡周?chē)黾虞o助天線(xiàn)的方式來(lái)提升望遠鏡的靈敏度及空間分辨能力，實(shí)現射電暫現源定位和綜合孔徑成像的跨越式能力提升，并可以顯著(zhù)增加覆蓋天區。
“中國天眼”靈敏度及覆蓋天區的提升將有利于進(jìn)一步擴大脈沖星樣本，進(jìn)而提高發(fā)現罕見(jiàn)天體的概率，例如特殊脈沖星及脈沖星—黑洞雙星系統等，從而全面革新天文學(xué)家對中子星演化的認識，揭示不同類(lèi)型和狀態(tài)脈沖星的物理特性，開(kāi)啟強引力場(chǎng)中檢驗廣義相對論的新紀元。(完)
