“中國天眼”迎來多項(xiàng)重磅成果 開啟人類理解恒星形成新模式
被譽(yù)為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST),通過國家驗(yàn)收近兩年來,在天文學(xué)領(lǐng)域取得一系列重要科學(xué)成果。1月5日,中國科學(xué)院在北京舉行該院2022年度首場新聞發(fā)布會(huì),專題介紹這些重要成果。
開啟人類理解恒星形成的新模式
1月6日,F(xiàn)AST中性氫譜線測量星際磁場重大進(jìn)展在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表。
磁場問題不僅阻礙物理試卷拿高分,還阻礙恒星形成。
比如,作為一顆恒星,太陽在成為太陽之前,只是宇宙中的一團(tuán)分子云,它非常努力地聚集起來,試圖增加密度、溫度,以求點(diǎn)火“晉級(jí)”成為一顆耀眼的天體。但磁場在這個(gè)過程中,架設(shè)起“關(guān)卡”——隨著分子云聚集達(dá)到致密云核狀態(tài),磁通量會(huì)增加,磁場帶來的阻力也隨之增大,阻力將星際物質(zhì)頂住,不許其繼續(xù)收縮。
但太陽確實(shí)已經(jīng)形成了,它是怎么辦到的呢?
“在物理學(xué)家眼里,磁場就像椅子這么實(shí)在,它是不會(huì)憑空消失的?!盕AST首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員李菂說,他所在團(tuán)隊(duì)最新發(fā)表的科研成果,開啟了人類理解恒星形成的一種新模式。
以往科學(xué)界預(yù)測,在分子云變得致密之后,逆勢增加的磁通量被一種機(jī)制抵消掉了,這種機(jī)制叫雙極耗散。在雙極耗散模型中,恒星大約需要1000萬年才能形成。
但李菂團(tuán)隊(duì)通過FAST觀測金牛座冷暗分子云發(fā)現(xiàn),磁通量在分子云收縮到致密狀態(tài)之前,就已經(jīng)被抵消掉了,“應(yīng)該是通過其他的方式耗散掉的”。
李菂介紹,這一研究推翻了雙極耗散標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測,為解決恒星形成經(jīng)典問題之一的“磁通量問題”提供了重要觀測證據(jù)。FAST觀測結(jié)果揭示,可能存在比標(biāo)準(zhǔn)模型更有效的磁場耗散機(jī)制,使得恒星形成提前發(fā)生。這意味著,恒星形成的時(shí)間可能會(huì)從1000萬年,縮短到約100萬年。
捕獲迄今最大快速射電暴爆發(fā)事件樣本
快速射電暴是目前已知宇宙中射電波段最明亮的爆發(fā)現(xiàn)象,也是當(dāng)今最大的天文熱點(diǎn)前沿領(lǐng)域之一。
2019年8至10月,F(xiàn)AST成功捕捉迄今最大快速射電暴爆發(fā)事件樣本,相關(guān)論文在2021年10月14日于《自然》雜志發(fā)表。1月5日,中國科學(xué)院回顧了這一成果,并展示了基于這一快速射電暴爆發(fā)事件集合中電波波形創(chuàng)作的聲波音樂。
這一成果由中國科學(xué)院國家天文臺(tái)李菂、王培、朱煒瑋領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)完成,該團(tuán)隊(duì)還首次揭示了快速射電暴爆發(fā)率的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu)。
王培介紹,目前已有數(shù)百例快速射電暴被探測到,其中僅少數(shù)呈現(xiàn)出重復(fù)爆發(fā)的現(xiàn)象。快速射電暴121102是人類所知的第一個(gè)重復(fù)暴,F(xiàn)AST成功捕捉其極端活動(dòng)期,最劇烈時(shí)段達(dá)到每小時(shí)122次爆發(fā),累計(jì)獲取共1652個(gè)高信噪比的爆發(fā)信號(hào),成為目前最大的快速射電暴爆發(fā)事件集合,超過本領(lǐng)域此前所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件的總和,成為系統(tǒng)研究快速射電暴重復(fù)爆發(fā)的里程碑。
王培幽默地說,這項(xiàng)成果對(duì)于整個(gè)快速射電暴研究領(lǐng)域來說,相當(dāng)于“盲人摸象摸到了一條腿”。
FAST擬拿出1%觀測時(shí)間向中小學(xué)生開放
目前,F(xiàn)AST年觀測時(shí)長超過5300小時(shí),已遠(yuǎn)超國際同行預(yù)期的工作效率。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員武向平在會(huì)上介紹,F(xiàn)AST正在醞釀拿出1%的觀測時(shí)間,向全國中小學(xué)生開放,科學(xué)家將配合孩子們探索自己的奇思妙想。
武向平說:“我們計(jì)劃遴選中小學(xué)生的想法,由專業(yè)人員去幫助他們實(shí)現(xiàn)夢想?!彼硎?,這個(gè)想法由來已久,計(jì)劃今年制定相關(guān)遴選機(jī)制。1%的觀測時(shí)間意味著約50個(gè)小時(shí),這對(duì)于FAST來說十分寶貴。
據(jù)悉,F(xiàn)AST已向全球科學(xué)家開放共享,機(jī)時(shí)用于“FAST漂移掃描多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天”等5個(gè)優(yōu)先重大項(xiàng)目。同時(shí),F(xiàn)AST還向全球天文學(xué)家定期征集自由觀測申請(qǐng)。此外,還有少量的時(shí)間用于機(jī)動(dòng)觀測等。(張茜)
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