FAST即将正式开放 有望描绘早期宇宙图景

500米直径球形射电望远镜

尽管它位于贵州省黔南州平塘县的偏远山区，但被称为“中国之眼”的500米球面射电望远镜一直备受关注。

“最近，我们与天马望远镜团队合作，首次成功实现了联合观测，这表明FAST具有联合组网观测的能力。”中国科学院国家天文台的首席工程师和研究员江鹏在接受《科学技术日报》记者采访时说。

天马望远镜是中国最大的全移动射电望远镜。在江鹏看来，两台望远镜联合观测的成功意义重大。预计将进一步提高中国甚长基线干涉测量网的灵敏度水平，帮助科学家开展高灵敏度、高分辨率的射电天文观测。

目前，FAST工程团队仍在努力开展相关调试工作，为即将到来的国家验收做准备。自建成以来，FAST取得了哪些进展？科学家们未来有望在哪些领域取得突破？记者采访了相关专家。

实现“零突破”，发现55颗新脉冲星

2016年9月，FAST将在贵州完成。从一个想法到最终完成，FAST体现了几代天文学家的心血和梦想。随着它的到来，中国望远镜在寻找新脉冲星方面取得了“零突破”。

完成后，FAST将进入试运行和试调试阶段。处于调试阶段的FAST不辜负人们的期望，并在大约一年的时间里取得了新的发现。2017年10月，中国科学院国家天文台在北京召开新闻发布会，发布了FAST的第一张成绩单。

中国科学院国家天文台研究员李殊在会上表示，FAST调试进度超出预期，检测到数十颗高质量脉冲星候选星，其中两颗已经通过国际认证。第一颗获得认证的新脉冲星是中国望远镜发现的第一颗新脉冲星。

观察对天文学研究的重要性是不言而喻的。北京师范大学天文学教授何曾写道:“一群年轻的中国人，包括我自己，出国学习现代天文学。我尤其明白天文学的真正意义在于观察。”

“没有一流的观测设备和第一手的观测数据，相关的实验和理论研究很难产生重大影响。”长期从事脉冲星相关研究的北京大学物理学院天文系教授徐仁新说。

现在，观察数据不再是一个问题。自从第一颗新脉冲星被发现以来，FAST在脉冲星的发现方面逐渐取得了更多的成就。根据中国科学院国家天文台的官方数据，到目前为止，FAST已经探测到80颗高质量的脉冲星，其中55颗被确认为新发现的脉冲星。

几项指标超出预期，打造最敏感的“眼睛”

根据计划，国家将于今年3月接受FAST项目，涉及技术、设备和档案等五大项目。通过验收后，FAST将正式向公众开放，为有需要的科学家提供服务。

国际著名的大型射电望远镜建成后，通常需要几年甚至更长的时间来调试和运行，才能以最佳状态进入应用阶段。

“就像新开发的家用电器一样，研究人员必须测试其各项性能指标，并根据测试结果进行调整，以确保其符合设计要求，并能为用户提供高质量的服务。”徐仁信举了一个例子。

作为世界上最大的单孔径射电望远镜，FAST的调试无疑是前所未有的极具挑战性。这种新的工作模式使FAST拥有非常大的接收面积，同时也给它带来了其他望远镜无法比拟的灵敏度优势。

姜鹏表示，FAST只需要2000多个执行机构来协调控制反射面，而索网将所有执行机构连接成一个整体，可以说是“牵一发而动全身”。

30吨重的饲料舱悬浮在空中。如何保证整个系统的安全是江鹏的当务之急。此外，FAST所有子系统的功能集成也是一项系统工程。FAST是由几十个单元联合开发的。每个单元主要负责本地系统的调试，最后由FAST团队完成集成。

姜鹏说，FAST团队花了半年时间仔细检查控制系统的代码，进行了必要的修改和改进，梳理了不同数据通信协议的数据接口，最终提前完成了望远镜的功能调试任务。

令江鹏欣慰的是，经过两年多的密集调试，FAST的几项性能指标均超出预期，在灵敏度、系统噪声、指向精度等关键技术指标上达到国家验收标准。可以说，调整后的快速望远镜是世界上最灵敏的射电望远镜，它可以帮助人类了解更遥远、更早的宇宙

即将到来的官方开幕式有望描绘出早期宇宙的图景

随着FAST正式开放日期的临近，FAST团队正在向包括徐仁新在内的科学家征集申请。每个人都期待FAST将带来更多突破性的科学发现。

搜索和监测射电脉冲星是FAST的核心科学目标。银河系中有大量的脉冲星，但由于它们信号微弱，很容易被人工电磁信号干扰淹没，目前只观测到少量的脉冲星。极高灵敏度的快速望远镜是发现脉冲星的理想设备。

恒星演化和超新星爆炸产生的脉冲星是以发射周期性脉冲信号命名的。脉冲星本质上是中子星，具有地面实验室无法实现的极端物理特性。他们是理想的天体物理实验室。

研究脉冲星有望解答许多重要的物理问题。例如，徐仁信说，它可以加深我们对自然界重力和强度的基本相互作用的理解，脉冲星也是探测宇宙中极低频引力波的工具。

脉冲星也有好坏之分。徐仁新解释说，所谓的“好”脉冲星是指计时准确的毫秒脉冲星。为了通过脉冲星计时阵列探测引力波，需要寻找具有极高计时精度的毫秒级脉冲星，这也是FAST搜索的重点。

此外，科学家们还期望通过强大的FAST观测到一些罕见的脉冲星“珍宝”，比如双星系统中的脉冲星。对于单颗脉冲星来说，很难测量它的质量，但是在双星系统中，质量可以通过使用轨道和其他信息来测量。

“目前的观察发现，脉冲星的最大质量大约是太阳质量的2倍，这足以排除许多脉冲星内部结构的模型。然而，如果我们能通过快中子找到质量更大的脉冲星，这无疑将是一个颠覆性的发现，它将修正脉冲星的结构模型，加深人们对极其致密物质状态的理解。”徐仁信看着前方。

FAST不仅寻找脉冲星，还将寻找早期宇宙的线索——来自中性氢云的辐射。徐仁新说，中性氢云团是宇宙中一种氢原子气体，并没有因为重力而坍缩成恒星。通过观察中性氢辐射，可以获得星系间相互作用的细节，还可以发现早期宇宙中新形成的氢原子的分布状态，帮助科学家更准确地描绘早期宇宙的图景。