脈沖星搜索組成員王培：

　　將來可探測到

　　數(shù)千顆脈沖星

　　經(jīng)過一年的調(diào)試，世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)終于觀測到了“天外來客”。昨日，F(xiàn)AST首批成果新聞發(fā)布會(huì)在中國科學(xué)院國家天文臺(tái)舉行。國家天文臺(tái)研究員李菂在會(huì)上表示，F(xiàn)AST探測到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，經(jīng)國際合作，如利用澳大利亞64米Parkes望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)行后隨觀測認(rèn)證，目前兩顆脈沖星已通過系統(tǒng)認(rèn)證。這是中國人第一次使用自己的望遠(yuǎn)鏡找到新的脈沖星。

　　資料圖：FAST望遠(yuǎn)鏡。 中新社記者 賀俊怡 攝

　　文/廣州日?qǐng)?bào)全媒體記者肖歡歡

　　記者：FAST發(fā)現(xiàn)脈沖星的意義是什么？

　　王啟明(FAST總工藝師)：脈沖星是快速轉(zhuǎn)動(dòng)的中子星，而最快轉(zhuǎn)動(dòng)的周期達(dá)到毫秒量級(jí)，1.4毫秒。中子星是大質(zhì)量恒星的演化產(chǎn)物，相當(dāng)于十幾個(gè)太陽的恒星在其核能燃燒耗盡以后，將經(jīng)歷超新星爆發(fā)，期間星體的核心部分塌縮成高度致密的中子星， 其質(zhì)量大約一個(gè)太陽，而半徑只有約10千米。打個(gè)比方，中子星相當(dāng)于太陽系的全部質(zhì)量壓縮到一個(gè)城市。所以它的密度很高，一個(gè)乒乓球大小的中子星物質(zhì)相當(dāng)于喜馬拉雅山的質(zhì)量。其磁場也非常高， 達(dá)到萬億高斯， 即地磁場的萬億倍。所以，脈沖星可以作為天然的空間實(shí)驗(yàn)室，用來檢驗(yàn)極端物理環(huán)境下的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 諸如驗(yàn)證強(qiáng)引力場的愛因斯坦廣義相對(duì)論效應(yīng)，包括引力波現(xiàn)象。中子星的高度致密物質(zhì)物態(tài)還是檢驗(yàn)核物理理論的極佳場所；其強(qiáng)磁場導(dǎo)致的電磁輻射現(xiàn)象也是等離子體物理的研究領(lǐng)域。

　　此外，脈沖星的轉(zhuǎn)動(dòng)是高度穩(wěn)定的，自轉(zhuǎn)周期極為穩(wěn)定，其周期變慢一秒大約需要千萬年時(shí)間， 這與實(shí)驗(yàn)室制備的氫原子鐘一樣穩(wěn)定，堪稱宇宙最精準(zhǔn)的鐘或 “宇宙燈塔”，成為人類測量宇宙的探針。 基于這一性質(zhì)，脈沖星可以作為導(dǎo)航時(shí)間信標(biāo)參考。之前發(fā)射的脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星XPNAV-1就是應(yīng)用案例。

　　可以利用脈沖星去研究黑洞周圍的神秘空間。對(duì)脈沖星進(jìn)行觀測，不僅能夠研究脈沖星自身的極端物理狀態(tài)，還能對(duì)星際介質(zhì)、銀河系磁場、引力波等目標(biāo)進(jìn)行研究。也正因?yàn)槊}沖星的特殊性，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)兩度授予了脈沖星相關(guān)發(fā)現(xiàn)。

　　目前已知的2700多顆脈沖星中，大部分脈沖星是澳大利亞Parkes望遠(yuǎn)鏡使用多波束接收機(jī)通過巡天觀測找到的。

　　記者：FAST的接收機(jī)目前是單波束的，將來會(huì)不會(huì)安裝多波束的接收機(jī)？

　　王啟明：現(xiàn)在我們用的是6臺(tái)單波束的接收機(jī)，因?yàn)槿ツ?月份以來一直在進(jìn)行調(diào)試，其實(shí)到現(xiàn)在還在調(diào)試之中。我們也有一臺(tái)19波束的接收機(jī)，最快的話大概今年年底就會(huì)安裝好。多波束接收機(jī)裝好以后，一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能頂好幾個(gè)用，到時(shí)候，我們觀測脈沖星的能力就會(huì)大大提高。由于我們FAST的靈敏度非常高，所以將來能探測到的脈沖星會(huì)非常多，之前專家也預(yù)測過，能達(dá)到幾千顆。

　　記者：這次FAST探測到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，為什么只有兩個(gè)得到認(rèn)證？

　　王啟明：這主要是出于從科學(xué)上的嚴(yán)謹(jǐn)出發(fā)，其實(shí)我們?cè)趲讉€(gè)月前就已經(jīng)探測到了脈沖星信號(hào)，但要跟之前別人探測到的進(jìn)行區(qū)分，還要由別的國家的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。打個(gè)比方，如果你最后探測到的只是其他的干擾信號(hào)，你就倉促公布了，那最后不就成了笑話了嗎？所以，我們本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，經(jīng)過其他國家的科學(xué)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證之后，我們才公布這個(gè)消息。

　　此外，要在幾萬張，甚至幾十萬張類似的圖片中找出一張脈沖星的信號(hào)，這個(gè)工作量是非常大的。

　　記者：FAST是如何觀測到脈沖星的？

　　王培(國家天文臺(tái)助理研究員、脈沖星搜索組成員)：脈沖星的脈沖就像人的脈搏一樣，是穩(wěn)定出現(xiàn)的短促的無線電信號(hào)，比如，被人類發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星，每兩脈沖間隔時(shí)間是1.337秒，其他脈沖還有短到0.0014秒的，最長的也不過十多秒。每當(dāng)脈沖星輻射掃過地球， 地面的射電望遠(yuǎn)鏡就收到一個(gè)信號(hào)， 地面上的望遠(yuǎn)鏡就會(huì)記錄到像“心電圖”一樣的系列脈沖。

　　脈沖星由于其信號(hào)暗弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只觀測到一小部分。脈沖星發(fā)出的脈沖在到達(dá)地球之前，會(huì)受到銀河系空間中的星際介質(zhì)影響，發(fā)生“色散”。色散效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致脈沖星高頻的電磁波比低頻的電磁波先到達(dá)地球。為了能夠得到高信噪比的脈沖信號(hào)，我們需要在數(shù)據(jù)處理的過程中抵消掉色散帶來的延時(shí)，進(jìn)行去干擾、“消色散”。大家現(xiàn)在看到的脈沖信號(hào)圖，都經(jīng)過了后期的很多處理。因?yàn)槲覀円膊恢烂}沖星在哪里，參數(shù)是多少，我們要去辨別它的參數(shù)空間，經(jīng)過地毯式搜索，最后得到具有脈沖星特征的信號(hào)規(guī)律，也就是現(xiàn)在看到的這些脈沖波形。

　　記者：使用19波束接收機(jī)后，將來是否可發(fā)現(xiàn)更多脈沖星？

　　王培：是的。觀測能力會(huì)大大提高，但這些天上的東西，能觀測到多少要看運(yùn)氣，現(xiàn)在要說一個(gè)準(zhǔn)數(shù)，也不是太靠譜。當(dāng)然，在已經(jīng)發(fā)表的學(xué)術(shù)期刊文章上，很多國內(nèi)外的專家進(jìn)行過預(yù)測和模擬，隨著接收機(jī)性能的改進(jìn)和設(shè)備調(diào)優(yōu)，會(huì)有不同的模擬結(jié)果，最多的是幾千顆。當(dāng)然，這依賴于設(shè)備調(diào)優(yōu)的結(jié)果，我們的搜索策略，以及我們的運(yùn)氣。