科研项目年度进展报告_天文科研进展_中国古代天文机构与天文教育/

中国科学院国家天文台李戈研究员在发布会上介绍FAST最新科研成果。中新社记者 孙自发 摄

中新网北京1月6日电 (记者 孙自发)被誉为“中国天眼”的中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜(FAST)通过国家验收历时近两年,向全世界开放共享也近一年。 通过高质量作业,已发现脉冲星约500颗,在星际磁场中性氢谱线测量、快速射电暴观测研究等重要天文领域取得了一系列重要科学成果。

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中国科学院国家天文台副研究员王培在发布会上介绍了FAST在快射电暴领域的科研成果。中新社记者 孙自发 摄

北京时间1月6日凌晨,由中国科学院国家天文台科研人员带领的国际合作团队利用“中国天眼”,采用独创的中性氢窄线自吸收(HINSA) )方法并在测量星际磁场领域取得重大进展。 作为封面文章在线发表于国际学术期刊《自然》。

论文发表前夕,中科院于1月5日在北京召开2022年第一次新闻发布会,介绍强大的“中国天眼”的高质量开放运行以及一系列重要科研成果进步。

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中国科学院国家天文台韩金林研究员在发布会上介绍FAST在脉冲星搜索方面的科研进展。中新社记者 孙自发 摄

为解决恒星形成问题提供重要观测证据

磁场在恒星、行星和生命的形成过程中发挥着重要作用,但过程很复杂。 因此,“磁通量问题”是恒星形成的三大经典问题之一。 分子云中星际磁场强度的测量也成为全球天文学界的共同挑战。 。

中国科学院国家天文台李谷、庆道冲领导的国际合作团队采用独创的中性氢窄线自吸收方法,利用“中国天眼”获得高置信度塞曼效应测量首次出现在原恒星的核心包层中。 研究发现,星际介质从冷中性气体到原恒星核心具有相干磁场结构,与标准模型的预测不同,从而为解决“磁通量问题”提供了重要的观测证据,这是恒星形成的三个经典问题。

李河研究员表示,中性氢是宇宙中最丰富的元素,广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪剂之一。 在最新研究中,研究团队利用“中国天眼”无与伦比的灵敏度和出色的光路设计,首次实现了中性氢窄线自吸收塞曼效应的探测,并获得了高- 星际磁场测量的置信度。 这是利用原子辐射。 意味着探测分子云磁场“从0到1”的突破。

他表示,“中国天眼”探测到的磁场强度仅为地球磁场的十万分之一,比恒星形成标准模型预测的磁场强度至少弱3至4倍。 这项研究结果表明,分子云可以在致密云核阶段提前达到磁超临界状态,并且可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制,从而导致恒星形成更早发生。 因此,这一成果有望将中性氢窄线自吸收方法拓展为星际磁场测量的重要系统探测器。

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《自然》封面设计稿展示了金牛座分子云区域的星际介质和磁场。国家天文台供图

获得迄今为止最大的快速射电爆发事件的样本

快速射电暴(FRB)是已知宇宙中射电波段中最亮的爆发。 他们的起源未知。 它们也是当今最大的天文热点之一。 目前,已检测到数百个快速射电暴,其中只有少数出现重复爆发。

中国科学院国家天文台李克、王培、朱伟伟领导的国际合作团队利用“中国天眼”观测到了编号为FRB121102的快速射电暴,这也是已知的第一个重复爆发。人类,在大约 50 天内检测到 1,652 次。 爆发事件,获得迄今为止最大的快射电暴爆发事件样本,超过快射电暴领域以往所有文章发表的爆发事件总数,首次揭示了快射电暴完整的能量谱突发速率及其双峰结构。 该成果论文于2021年10月发表在《自然》杂志上。

王培副研究员表示,“中国天眼”多科学目标巡天发现了至少6个新的快速射电暴实例,为揭示宇宙这一神秘现象的机制、推进这一新研究做出了独特贡献。天文学。 他表示,地面上的“中国天眼”和空间搜索快速射电暴的中国“慧眼”卫星在研究方​​法上是互补的。

针对“智眼”卫星观测发现并证实编号FRB200428的极亮快速射电暴来自银河系编号SGR J1935+2154的磁星的科研成果,国家天文台韩金林研究员中国科学院认为,快速射电暴存在于银河系。 它们只出现了一小部分,大部分都在银河系之外。 “智能眼”卫星证实,磁星的来源只是银河系中的快速射电暴。 其起源还需要更多的观察和深入的研究来追踪。

至于宇宙中快速射电暴的总数,李宏认为,目前无法计算,但根据FAST观测数据研究和计算,宇宙中每天至少有12万个快速射电暴到达地球。

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快速无线电爆发 FRB 121102 的平均每小时爆发率能量分布(左)。 FAST观测快速射电暴的艺术想象(右)国家天文台供图

“银河平面脉冲星快照巡天”发现279颗新脉冲星

韩锦林研究员牵头的“中国天眼”重大优先项目“银河平面脉冲星快照巡天”的主要目的是利用“中国天眼”拍摄银河系全覆盖“照片”探索并发现新的脉冲星。

他表示,脉冲星的发现是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。 “银河平面脉冲星快照巡天”项目自2020年2月正式启动脉冲星搜索观测以来,不到两年时间已累计观测约620小时,发现新脉冲星279颗。 其中,65颗为周期小于30毫秒的毫秒脉冲星,其中22颗可确认位于双星系统中。 发现的脉冲星数量已经超过了美国已运行15年的阿雷西博望远镜的数量。 国际天文学同仁评价FAST“发现了这么多脉冲星,令人印象深刻”、“发现这么多毫秒脉冲星是一项重大成就”。

韩锦林表示,项目组充分发挥了“中国天眼”在巨大接收面积、精确形变跟踪能力、多波束接收三个方面的优势。 发明的“快照”观测模式大大增加了脉冲星的搜索深度,使得脉冲星系统的搜索更加高效。 深度从microjansky级别突破到microjansky级别。 他特别希望通过研究寻找更多“稀有脉冲星”,在天文学、物理学等基础领域取得重大突破。

目前,项目组已观测到规划天空区域的8%,并在脉冲星发生概率较高的区域收集了约6PB的数据。 2021年5月,相关成果论文发表在专业学术期刊《天文学与天体物理学研究》上。

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PSR J0318+0253位置和集成脉冲轮廓(左); FAST-FermiLAT 脉冲星观测合作。照片由国家天文台提供

多波段协同观测开辟脉冲星搜寻新方向

据中国科学院国家天文台介绍,“中国天眼”还通过开展多波段协同观测,为脉冲星搜索开辟了新方向,为研究脉冲星电磁辐射机制开辟了新途径。脉冲星。 基于“中国天眼”在灵敏度方面国际领先的优势,“中国天眼”将与高空重要的空间天文设施费米伽马射线天文台大视场望远镜(费米-LAT)相结合。能带,开展天地一体化协作及后续观测。 ,有潜力产生重大科学突破。

对此,李河、王培领导的国际合作团队发现了多颗脉冲星,并开展了多波段观测和分析。 相关成果论文将于2021年12月以封面和编委评论的形式发表在学术期刊《科学中国》上。

李瀚认为,通过“中国天眼”进行的多波段协同观测有望为研究中子星族演化、探测引力波提供更多样本。

发布会上,中国科学院表示,将以更加开放的方式与世界共享科研设施,为国际天文学界提供高水平的观测平台,推动国际天文研究合作,增强国际天文研究能力。中国天文研究的国际地位和影响。 推动世界科技发展和人类文明进步的力量。 (超过)

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