中國「天眼」 看穿百億光年 探外星文明

編輯︰聞華
撰文︰聞華

  貴州群山之間,鑲嵌著一個30個足球場大小的「大鍋」,看不見的電波滙聚到「鍋底」,帶來宇宙邊緣的資訊。這是被譽為當代中國「超級工程」之一的「中國天眼」——世界最大、最靈敏的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST),理論上能接收到百億光年外的電磁訊號,主要用於觀測脈衝星,探索外星文明等。當代中國科學家用了20多年時間,讓中國在這一領域「從無到有」,躍居世界領先水平。

 

當代中國科學家27年鑄「天眼」

  射電望遠鏡,是通過「反射面板」的反射聚焦,將大量訊號聚集在一點(饋源艙),令獲取的訊號更為清晰,便於觀測。

當代中國-中國旅遊-中國天眼探索
「天眼」的反射面板、索網和支撐餽源艙的6座高塔,用掉1萬多噸金屬材料。(圖片來源:AP)

  1993年,在日本東京召開的國際無綫電科學聯盟大會上,以「天眼之父」南仁東為首的當代中國天文學家提出了這個大膽構想——在中國境內建造新一代大型射電望遠鏡,而當時中國最大的射電望遠鏡,口徑只有不到30米。

  從提出方案、選址、建設、到2016年正式落成、2020年通過國家驗收,中國各領域的科研人員、建設工人,克服了無數困難,終於實現了「零」的突破,讓中國在這一領域由「跟跑者」變為「領跑者」。

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FAST總工程師南仁東,為「天眼」殫精竭慮20多年,於2017年9月過世,被授予「人民科學家」國家榮譽稱號。(圖片來源:網上圖片)

當代中國天文學發展里程碑

  FAST表面共有4,450塊反射面板單元,總面積25萬平方米,接收面積全球最大,探測靈敏度亦是全球第一,是全球第二大單口徑球面射電望遠鏡、美國阿雷西博望遠鏡的2.5倍以上,可有效探索的空間範圍體積擴大4倍。

  與美國阿雷西博望遠鏡不同,FAST並非固定不動,而是可以如同人類轉動眼珠一樣,通過6條鋼索,調整饋源艙的位置,其精確度以毫米計,令饋源艙始終處於反射面的焦點,獲取訊號能力保持最佳。科學家形容,如有人在月球上打手機,其訊號波動都逃不過這雙「天眼」。

  從理論上來說,「中國天眼」能接收到137億光年外的電磁訊號,接近宇宙邊緣,堪稱當代中國天文學發展的一個里程碑。

  美國國家科學院院士、曾任柏克萊加州大學射電實驗室主任的卡爾·海爾斯教授(Carl Eugene Heiles)對新華社表示,「中國天眼」比美國阿雷西博望遠鏡更靈敏,覆蓋更大天區,且擁有19波束的接收機,在脈衝星搜尋、觀測星際雲等天文學領域有著革命性機遇。

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「天眼」新發現的1號脈衝星示意圖。(圖片來源:網上圖片)

發現102顆脈衝星 不負當代中國逐夢人

  觀測脈衝星,是「天眼」的首要任務。脈衝星是一種高速自轉的中子星,是巨大的恒星毀滅後留下的遺骸,其密度極高,一塊方糖大小的星體,就重達幾億噸。脈衝星每秒轉速能達到上百次,會發射週期性的射電脈沖,被視為宇宙時鐘。它被視為不可替代的宇宙天體實驗室;未來亦可代替衛星,用於星際導航。

  「中國天眼」的視力,沒有辜負南仁東等中國「逐夢人」的期許,沒有愧對「世界最大」的名頭,自2016年9月啟用後,於2017年10月首次「看到」2顆脈衝星,堪稱歷史重大突破。到2020年1月11日通過國家驗收、正式開放運行時,FAST已發現146顆脈衝星候選體,其中102顆被確認為新的脈衝星。兩年多以來,「中國天眼」所發現的脈衝星數量,已超過同期歐美多個脈衝星搜索團隊發現數量的總和。2021年5月,國家天文台再度宣布一個重大進展:研究人員透過「天眼」新發現201顆脈衝星,新的發現對現有的銀河系電子分布模型提出挑戰。

  國家天文台研究員韓金林對此並不感到驚訝,認為「它(中國天眼)至少再新發現千餘顆脈衝星,把人類能看見的脈衝星庫規模拓展50%,才算小有成就。」

  延伸閱讀:世界最大「天眼」 成中國旅遊新熱點

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