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“中国天眼”验收以来高效运转,有力支撑探索宇宙奥秘

1月5日,中国科学院就中国天眼(FAST)2021年取得的主要科学成果在京召开记者发布会,据介绍,FAST 2020年1月11日通过国家验收后,中国科学院国家天文台第一时间成立了F…

1月5日,中国科学院就中国天眼(FAST)2021年取得的主要科学成果在京召开记者发布会,据介绍,FAST 2020年1月11日通过国家验收后,中国科学院国家天文台第一时间成立了FAST科学委员会、时间分配委员会和用户委员会,统筹规划科学方向、遴选重大项目、制定数据开放政策、分配观测时间等。目前,FAST年观测时长超过5300小时,已远超国际同行预期的工作效率。

中国科学院院士、中国科学院国家天文台研究员武向平在会上介绍, FAST正在酝酿拿出1%的观测时间,向全国中小学生开放,科学家将配合孩子们探索自己的奇思妙想。

武向平说:“我们计划遴选中小学生的想法,专业人员去帮助他们实现梦想。”武向平介绍,这个想法由来已久,计划今年制定相关遴选机制。他表示,1%的观测时间意味着约50个小时,这对于FAST来说十分宝贵。

据悉,FAST已向全球科学家开放共享,机时用于包括由FAST科学委员会广泛征集并遴选出的五个优先重大项目:FAST漂移扫描多科学目标同时巡天、银道面脉冲星巡天、中国脉冲星测时阵列、M31中性氢成像与脉冲星搜寻、快速射电暴的搜寻和多波段观测。同时,FAST还向全球天文学家定期征集自由观测申请。此外,还有少量的时间用于机动观测等。

磁场问题不仅阻碍物理试卷拿高分,还阻碍恒星形成。

比如,作为一颗恒星,太阳在成为太阳之前只是宇宙中的一团分子云,它非常非常努力地聚集起来,试图增加密度、增加温度,以求点火“晋级”成为一颗耀眼的天体。但磁场在这个过程当中架设起“关卡”——随着分子云聚集达到致密云核状态,磁通量会增加,磁场带来的阻力也随之增大,阻力将星际物质顶住,不许其继续收缩。

但太阳确实已经形成了,它是怎么办到的呢?

“在物理学家眼里,磁场就像椅子这么实在,它是不会凭空消失的。” “天眼”(FAST)首席科学家,中国科学院国家天文台研究员李菂说,他所在团队最新发表的科研成果,“开启了人类理解恒星形成的一种新模式”。

以往科学界预测,在分子云变得致密之后,逆势增加的磁通量是被一种机制抵消掉了,这种机制叫双极耗散。在双极耗散模型中,恒星大约需要1000万年才能形成。

但李菂团队通过FAST观测金牛座冷暗分子云发现,并非如此,他们观测到的实际情况是,磁通量在分子云收缩到致密状态之前,就已经被抵消掉了,“应该是通过其他的方式耗散掉的”。

李菂介绍,这一研究推翻了双极耗散这种标准模型的预测,为解决恒星形成经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。也就是说,FAST的结果揭示,分子云在致密云核阶段,即可超前达成磁超临界状态,可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制,使得恒星形成提前发生。这意味着,恒星形成的时间可能会从1000万年,缩短到约100万年。

该成果论文于北京时间2022年1月6日在国际学术期刊《自然》杂志以封面文章形式正式发表。

要得到这样的结论,巧妙的研究方法和先进的科学设备缺一不可。

巧妙的研究方法,是由国家天文台李菂领导的国际合作团队在20年前利用阿雷西博望远镜原创并命名的中性氢窄线自吸收方法。今天,庆道冲、李菂领导的团队充分利用世界领先的“中国天眼”实现了这一方法的潜力。简单通俗地说,该团队认为,使用羟基分子追踪测量分子云磁场变化的方式“不好用”,需要另辟蹊径,于是原创地提出用原子氢这种更为“稳定”和“热情”的物质来测量磁场的变化。这是利用原子辐射手段,探测分子云磁场的“从0到1”的突破。

但这条“蹊径”不是随随便便就能走的。李菂介绍,想通过氢原子追踪宇宙分子云中的磁场的身影,需要观测设备的灵敏度达到十亿分之一(指磁场造成的频率变化与辐射本征频率的比)。这个原创方法,目前世界上只有FAST能做到。

正如李菂所说,“天眼”洞见了婉若游龙的星际磁场,恒星就诞生在浸润于协睦磁场波纹中的分子云中。但倔强的磁场到底是如何被提前耗散掉的呢?一切诞生都有微弱的回响,更多谜题有待FAST揭晓。

 

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