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中國(guó)天眼高質(zhì)量開(kāi)放運(yùn)行 取得系列重要科學(xué)成果
2022年01月13日 09:13:58 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái) 點(diǎn)擊量：5980

截至目前，F(xiàn)AST共發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星,，成為自其運(yùn)行以來(lái)世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備,。2021年，依托FAST又取得了一批重要科研成果,。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】中國(guó)天眼(FAST)自2020年1月11日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收至今已近兩周年,。兩年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)按照“高水平管理和運(yùn)行好這一重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施,，早出成果,、多出成果，出好成果,、出大成果”的要求,，在全力組織做好FAST高質(zhì)量開(kāi)放運(yùn)行的同時(shí)，第一時(shí)間成立了FAST科學(xué)委員會(huì),、時(shí)間分配委員會(huì)和用戶委員會(huì),，統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)方向、遴選重大項(xiàng)目,、制定數(shù)據(jù)開(kāi)放政策,、分配觀測(cè)時(shí)間等。為充分發(fā)揮FAST科學(xué)效能,，促進(jìn)重大科學(xué)成果產(chǎn)出,，科學(xué)委員會(huì)圍繞FAST優(yōu)勢(shì)科學(xué)目標(biāo)，征集遴選了五個(gè)優(yōu)先重大項(xiàng)目,，組織全國(guó)優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì),，開(kāi)展大團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)，取得了一系列重要成果,。
 
　　2021年3月31日,，F(xiàn)AST正式向全球開(kāi)放共享，向全球天文學(xué)家征集觀測(cè)申請(qǐng),，彰顯了中國(guó)科學(xué)家與國(guó)際科學(xué)界攜手合作的理念,。此次征集收到來(lái)自不同國(guó)家共7216小時(shí)的觀測(cè)申請(qǐng)，最終14個(gè)國(guó)家(不含中國(guó))的27份國(guó)際項(xiàng)目獲得批準(zhǔn),，并于2021年8月啟動(dòng)科學(xué)觀測(cè),。
 
　　FAST運(yùn)行效率和質(zhì)量不斷提高，年觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)5300小時(shí),，已遠(yuǎn)超國(guó)際同行預(yù)期的工作效率,，為FAST科學(xué)產(chǎn)出起到重要支撐作用,。截至目前，F(xiàn)AST共發(fā)現(xiàn)約500顆脈沖星,，成為自其運(yùn)行以來(lái)世界上發(fā)現(xiàn)脈沖星效率最高的設(shè)備,。
 
　　2021年，依托FAST又取得了一批重要科研成果,。
 
　　FAST中性氫譜線測(cè)量星際磁場(chǎng)取得重大進(jìn)展,。中性氫是宇宙中豐度最高的元素，廣泛存在于宇宙的不同時(shí)期,，是不同尺度物質(zhì)分布的最佳示蹤物之一。國(guó)家天文臺(tái)慶道沖,、李菂領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)采用原創(chuàng)的中性氫窄線自吸收方法,，利用FAST首次獲得原恒星核包層中的高置信度的塞曼效應(yīng)測(cè)量結(jié)果。發(fā)現(xiàn)星際介質(zhì)從冷中性氣體到原恒星核具有連貫性的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu),，異于標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè),，為解決恒星形成三大經(jīng)典問(wèn)題之一的“磁通量問(wèn)題”提供了重要的觀測(cè)證據(jù)。-該成果論文于北京時(shí)間2022年1月6日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式正式發(fā)表,。
 
　　獲得迄今最大快速射電暴爆發(fā)事件樣本,，首次揭示快速射電暴的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu)。快速射電暴(FRB)是宇宙中最明亮射電爆發(fā)現(xiàn)象,，起源未知,，是天文學(xué)最新熱點(diǎn)。國(guó)家天文臺(tái)李菂,、王培,、朱煒瑋領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)利用FAST對(duì)快速射電暴FRB121102進(jìn)行觀測(cè)，在約50天內(nèi)探測(cè)到1652次爆發(fā)事件,，獲得迄今最大的快速射電暴爆發(fā)事件樣本,，超過(guò)此前本領(lǐng)域所有文章發(fā)表的爆發(fā)事件總量，首次揭示了快速射電暴的完整能譜及其雙峰結(jié)構(gòu),，成果論文于2021年10月14日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表,。FAST多科學(xué)目標(biāo)巡天已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少6例新FRB，正在為揭示這一宇宙中神秘現(xiàn)象的機(jī)制,、推進(jìn)這一天文學(xué)全新的領(lǐng)域做出獨(dú)特的貢獻(xiàn),。
 
　　“銀道面脈沖星快照巡天”項(xiàng)目持續(xù)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星。發(fā)現(xiàn)脈沖星是國(guó)際大型射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的主要科學(xué)目標(biāo)之一,。國(guó)家天文臺(tái)韓金林領(lǐng)導(dǎo)的FAST重大優(yōu)先項(xiàng)目“銀道面脈沖星快照巡天”在不到兩年時(shí)間,，累計(jì)觀測(cè)了約620個(gè)機(jī)時(shí)，完成了計(jì)劃搜尋天區(qū)的8%,，截至目前該項(xiàng)目新發(fā)現(xiàn)279顆脈沖星,，其中65個(gè)為毫秒脈沖星,，在雙星系統(tǒng)中的有22顆。相關(guān)論文于2021年5月在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》發(fā)表,。國(guó)際著名學(xué)者澳大利亞科學(xué)院院士Manchester教授評(píng)價(jià)“發(fā)現(xiàn)這么多脈沖星令人印象深刻”,，“發(fā)現(xiàn)如此眾多毫秒脈沖星，是一個(gè)顯著的成就”,。該工作執(zhí)行1年半所發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)已經(jīng)超越美國(guó)阿雷西博望遠(yuǎn)鏡15年的搜尋結(jié)果,。
 
　　開(kāi)展多波段合作觀測(cè)，開(kāi)啟脈沖星搜索新方向,，并打開(kāi)研究脈沖星電磁輻射機(jī)制的新途徑,。基于FAST靈敏度國(guó)際領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，將FAST與高能波段的重要空間天文設(shè)施費(fèi)米伽馬射線天文臺(tái)大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡(Fermi-LAT)相結(jié)合進(jìn)行天地一體化協(xié)同和后隨觀測(cè),，具有產(chǎn)生重大科學(xué)突破的潛力,。國(guó)家天文臺(tái)李菂、王培領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了多顆脈沖星,，并開(kāi)展了多波段觀測(cè)分析,。相關(guān)成果于2021年12月在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊《中國(guó)科學(xué)》上以封面及編輯點(diǎn)評(píng)文章形式發(fā)表。多波段合作觀測(cè)不僅開(kāi)啟了FAST脈沖星搜索新方向,，而且打開(kāi)了研究脈沖星電磁輻射機(jī)制的新途徑,，為研究中子星星族演化和探測(cè)引力波提供更多樣本。
 
　　基于超高靈敏度的明顯優(yōu)勢(shì),，F(xiàn)AST已成為中低頻射電天文領(lǐng)域的觀天利器,，未來(lái)將在快速射電暴起源與物理機(jī)制、中性氫宇宙研究,、脈沖星搜尋與物理研究,、脈沖星測(cè)時(shí)與低頻引力波探測(cè)等方向產(chǎn)出深化人類對(duì)宇宙認(rèn)知的科學(xué)成果。
 
　　2021年2月5日,，習(xí)近平總書記在考察貴州時(shí),，專門聽(tīng)取了FAST工作匯報(bào)，并視頻連線慰問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)工作人員,。習(xí)近平總書記指出,，中國(guó)天眼是觀天巨目、國(guó)之重器,，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在前沿科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大原創(chuàng)突破,。總書記對(duì)中國(guó)科學(xué)院和廣大科技工作者的親切關(guān)懷,，體現(xiàn)了對(duì)科技自立自強(qiáng)和強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的殷切期望,。中國(guó)科學(xué)院將以更為開(kāi)放的姿態(tài)向全球共享科學(xué)研究設(shè)施，為國(guó)際天文學(xué)界提供高水平的觀測(cè)平臺(tái),，促進(jìn)天文研究國(guó)際合作,，提升我國(guó)天文研究的國(guó)際地位和影響力,，用“中國(guó)智造”為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體貢獻(xiàn)“中國(guó)智慧”，推動(dòng)世界科技發(fā)展和人類文明進(jìn)步,。
 

《自然》雜志封面設(shè)計(jì)稿,，呈現(xiàn)金牛座分子云天區(qū)的星際介質(zhì)和磁場(chǎng)。曲線為普朗克衛(wèi)星測(cè)量的磁場(chǎng)方向圖,，本底星云來(lái)自赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的塵埃圖像,。
 

左圖快速射電暴FRB 121102平均每小時(shí)爆發(fā)率的能量分布。在低能端90%探測(cè)完備性下測(cè)量到低于特征能量E0=4.8x1037erg開(kāi)始出現(xiàn)爆發(fā)率下降,，展現(xiàn)了復(fù)雜能量分布,。右圖FAST觀測(cè)快速射電暴藝術(shù)想象圖，圖中脈沖來(lái)自FAST觀測(cè)FRB121102真實(shí)數(shù)據(jù),。圖片版權(quán)：國(guó)家天文臺(tái)
 

左圖PSR J0318+0253位置和積分脈沖輪廓,。a)FAST一小時(shí)跟蹤觀測(cè)的射電波段積分輪廓；b)折疊Fermi-LAT累積9年數(shù)據(jù)所獲得的伽馬光子積分脈沖輪廓,。右圖FAST-FermiLAT合作開(kāi)展脈沖星觀測(cè)藝術(shù)想象圖，《中國(guó)科學(xué)》2021年第12期封面,。
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