一台望远镜,从构思到立项,筚路蓝缕;从立项到完工,艰苦奋斗;从完工到验收,苦尽甘来。这就是FAST,中国天眼。

来源:中国科学杂志社微信公众号

作者:钱磊  [中国科学院国家天文台]

一台望远镜,从构思到立项,筚路蓝缕;从立项到完工,艰苦奋斗;从完工到验收,苦尽甘来。这就是FAST,中国天眼。

FAST望远镜全景(图片来源:FAST工程)FAST望远镜全景(图片来源:FAST工程)

FAST于2019年4月22日完成了工艺验收,这标志着FAST成为了一台可以正式为天文学家提供服务的望远镜。在此之前,FAST已经开始向国内天文学家开放了观测申请,并开展观测。

由中国科学院国家天文台姜鹏、彭勃、李菂研究员,以及北京大学徐仁新教授组织的“The Science and Technology of FAST”专题(简称FAST专题)了FAST首批研究成果,在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版) 2019年第5期出版。

FAST专题第一次详细介绍了FAST调试中碰到的问题和解决方案,以及FAST目前已经达到的性能参数;同时还了在调试过程中FAST发现的第一颗脉冲星的基本参数。此外,FAST还对一些有趣的脉冲星进行了监测。

FAST对其发现的一颗脉冲星进行的单脉冲观测(图片来源:FAST工程)FAST对其发现的一颗脉冲星进行的单脉冲观测(图片来源:FAST工程)

以上研究发现让FAST完成了“早出成果”的既定目标,可以算是万里长征的第一步,但是作为大科学工程,星辰大海的征途仍然漫漫,巡天才是航行的方向。这期FAST专题也给出了对未来巡天的指导意见——多波束巡天方案、预期中性氢观测结果和提高脉冲星识别效率的方案。

  • 多波束巡天

射电望远镜的灵敏度和波束大小都与口径相关。FAST的大口径使其具备了高灵敏度,也使其波束小于同一波段的其他单口径射电望远镜。一方面,波束小的优势是可以看得细致,另一方面FAST完成巡天也需要更长的时间。FAST的19波束接收机可以提高巡天效率,它排布成六边形;要充分利用19个波束还需要详细的扫描方案,包括对转角、扫描轨迹以及相应灵敏度的计算和对结果的预计。

正在做测试的19波束接收机(图片来源:FAST工程)正在做测试的19波束接收机(图片来源:FAST工程)
  • 多科学目标同时观测

多科学目标同时观测也是FAST要完成巡天的一个特点,它进一步提高了FAST巡天效率,使得单位观测时间内可能有更多的科学产出。

  • 预期中性氢观测结果

在FAST的科学目标中,中性氢是最重要的研究内容之一,FAST专题文章对中性氢巡天的结果进行了估计,这让天文学家有信心使用未来的巡天数据开展中性氢的研究。

  • 提高脉冲星识别效率

脉冲星的识别也是未来FAST面临的一个重要问题,我们在前期观测中发现,找到一个优质脉冲星候选体,需要在数万到数十万张图中进行搜寻,在正式开展巡天后,仅靠人工是无法完成这项工作的,还必须不断提高机器识别脉冲星的能力,以减轻人的工作负担。现在看来,这条路走得比较顺利。

“早出成果”已实现,“多出成果”在路上,“出好成果”可期待,“出大成果”靠积累。重器已备,方向已明,余下的事就是我辈天文学家的共同努力奋斗了。

银河下的FAST综合楼(图片来源:FAST工程)银河下的FAST综合楼(图片来源:FAST工程)
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