原標題：看見宇宙邊緣：“中國天眼”讓全球科學(xué)家大開眼界
這對全球天文學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展是一件好事。
這是一臺射電望遠鏡的悲劇，卻意外令全球科研人員收獲驚喜。
去年11月，由于年久失修經(jīng)費不足，美國國家科學(xué)基金會（NSF）宣布位于波多黎各的阿雷西博（Arecibo）望遠鏡退役。或許是巧合，已服役半個多世紀、曾為世界最大單碟射電望遠鏡的阿雷西博在數(shù)周后意外坍塌，徹底罷工了。
世界科研人員看向地外天體的眼睛“瞎”了，然而，中國正在向國際科學(xué)家開放世界上最大的射電望遠鏡“中國天眼”（FAST）。
在貴州平塘的大山深處，隱藏著現(xiàn)在世界上最大的射電望遠鏡——500米口徑球面望遠鏡FAST，它正在取代美國阿雷西博天文臺的地位，成為世界上唯一的同級別射電望遠鏡，即全球唯一的“天眼”。
FAST射電望遠鏡，將成為全球探索宇宙波的希望。
歐洲南方天文臺（ESO）榮譽天文學(xué)家迪特里?！ぐ偷拢―ietrichBaade）教授早在去年就關(guān)注了FAST向全球科研人員開放的消息。他對第一財經(jīng)記者表示：“中國將接受外國研究人員的請求，這無疑對全球天文學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展是一件好事。尤其是在阿雷西博望遠鏡退役后，F(xiàn)AST的意義就更為重大了?！?/p>
對國際社會越來越開放
在截至2016年的53年中，阿雷西博天文臺一直是世界上最大的望遠鏡，直到FAST建造完成。去年早些時候發(fā)生兩次電纜故障后，阿雷西博射電望遠鏡倒塌，重達900噸的接收平臺直接墜落到望遠鏡的反射盤上，因無法修復(fù)而永久關(guān)閉了。
自2011年開始建設(shè)、2016年落成啟用，歷時三年多調(diào)試驗收，F(xiàn)AST的觀測范圍已經(jīng)能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣。
2021年，F(xiàn)AST將接受希望使用該儀器進行研究的外國科學(xué)家的申請。FAST總工藝師、運營和發(fā)展中心主任王啟明近期在接待海外媒體參觀訪問時表示：“FAST科學(xué)委員會將讓FAST對國際社會越來越開放。”
造價11億元人民幣的FAST直徑500米的巨型望遠鏡接收盤球面能夠覆蓋30個足球場，不僅比坍塌的阿雷西博望遠鏡大，而且靈敏度也高出三倍。FAST于2020年1月開始全面運行，主要工作是捕獲天體尤其是脈沖星發(fā)出的無線電信號。
FAST周圍方圓5公里范圍內(nèi)還設(shè)有“無線電靜默區(qū)域”，該區(qū)域禁止使用手機和計算機。王啟明表示：“我們從阿雷西博望遠鏡的結(jié)構(gòu)中汲取了很多靈感，并逐漸對其進行改進，來建造FAST望遠鏡。”
德國馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天文學(xué)家勞拉·斯皮特勒（LauraSpitler）表示，F(xiàn)AST望遠鏡擁有“令人印象深刻的靈敏度”，將有助于詳細跟蹤宇宙波信號的來源。
“能夠使用望遠鏡讓我感到非常興奮?！泵绹鞲ゼ醽喆髮W(xué)射電天文學(xué)家莫拉·麥克勞克林（MauraMcLaughlin）表示。她說希望用FAST研究脈沖星，包括在銀河系外的星系中搜尋脈沖星，“這些脈沖星太微弱，很難用現(xiàn)在的望遠鏡看到”。
麥克勞克林還表示，F(xiàn)AST將促進國際合作的努力，從而發(fā)現(xiàn)時空漣漪將如何席卷整個銀河系。國際脈沖星計時陣列（（IPTA））正在使用世界各地的射電望遠鏡監(jiān)視脈沖星的常規(guī)發(fā)射，尋找會揭示這些低頻引力波通過的畸變。
“到2030年代，F(xiàn)AST應(yīng)該已經(jīng)進行了足夠的靈敏度測量，以研究此類波的各個來源，例如超大質(zhì)量黑洞的碰撞?！彼f，“這就是FAST真正發(fā)揮作用的地方。”
靈敏度和分辨率“強者”#p#分頁標題#e#
“中國天眼”開創(chuàng)了建造巨型射電望遠鏡的新模式，突破了傳統(tǒng)望遠鏡的工程極限，采用全新設(shè)計方案、口徑更大，比國外同類望遠鏡的調(diào)試期更短，遠超國際慣例和同行預(yù)期。
靈敏度和分辨率是射電望遠鏡的兩大核心指標。由于星體距離地球十分遙遠，信號到達地球時能量微弱，靈敏度是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力，而要想進一步看清遙遠天體的真實面貌，就要依靠分辨率。
借助“中國天眼”超高的靈敏度，國家天文臺已經(jīng)將脈沖星的計時精度提升至世界原有水平的50倍左右，這將有可能使人類首次具備極低頻的納赫茲引力波的探測能力。
FAST也是中國近年來深空探索最受全球矚目的大科學(xué)裝置。1993年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者約瑟夫·泰勒（JosephTaylor）教授曾在一次上海訪問中對第一財經(jīng)記者表示：“中國在天文觀測大裝置的建設(shè)方面成就非常大，‘中國天眼’的建成只花了5年時間，期待它給我們帶來更多驚喜?！?/p>
約瑟夫·泰勒曾在2016年FAST正式完工時親臨現(xiàn)場參觀。他用“震撼”來形容這一世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動的信息，觀測暗物質(zhì)，測定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。
“中國天眼”奠基人、已故FAST工程首席科學(xué)家南仁東在評價FAST的時候曾表示，F(xiàn)AST適合前沿性和探索性的小型研究，比如對脈沖星的研究?！耙粔K方糖大小的脈沖星的重量就可以達到幾十億噸?！蹦先蕱|曾在接受采訪時說道。
FAST一問世便捷報頻傳。從2017年10月首次發(fā)現(xiàn)2顆脈沖星以來，到2020年1月，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)102顆脈沖星，兩年的“調(diào)試階段”中發(fā)現(xiàn)脈沖星的數(shù)量，超過同期歐美多個脈沖星搜索團隊發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。
泰勒對“中國天眼”調(diào)試階段就發(fā)現(xiàn)了100個脈沖星和多起磁暴現(xiàn)象表示驚嘆。他對第一財經(jīng)記者表示：“為了能夠獲得最大程度的數(shù)據(jù)，我們要珍惜射電望遠鏡的工作時間，希望相關(guān)購買數(shù)據(jù)的機構(gòu)能夠盡可能地下載所購買的數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進行本地存儲，從而提升射電望遠鏡的效率。”
望向更深的宇宙
除了研究脈沖星，F(xiàn)AST未來還可以研究中性氫（與“宇宙大爆炸”有關(guān)）、黑洞吞噬小天體、星體演化和搜尋地外文明等。FAST收集的數(shù)據(jù)將有助于更好地幫助全球科學(xué)家了解宇宙的起源，尋找外星生命。
針對“中國天眼”未來應(yīng)用的探索，泰勒表示：“很多人都想探測暗物質(zhì)和暗能量，用射電望遠鏡的方式來進行探索，對我們可能格外重要?！?/p>
因發(fā)現(xiàn)引力波而獲得2017年諾貝爾物理學(xué)獎的巴里·巴里什（BarryBarish）教授對第一財經(jīng)記者表示，目前全球有三個非常不同的項目在觀測著宇宙深空。第一個項目就是“中國天眼”項目；第二個項目是加拿大氫強度測繪實驗（CHIME）射電望遠鏡，它由四個100米長的半圓柱形接收器組成，每天都會掃描整個北半球上空，2019年1月，該天文望遠鏡偵測到來自外太空的電波；第三個項目是平方公里陣列射電望遠鏡項目（SKA），這是一個多國共同開展的大型科學(xué)項目，也被稱作“世界巨眼”。這是一個完全數(shù)字化的射電望遠鏡陣列，一期項目建設(shè)的投入就達到20億美元。SKA項目計劃2021年開建。
根據(jù)國家天文臺消息，自2020年1月驗收以來，“中國天眼”（FAST）設(shè)施運行穩(wěn)定可靠，取得一系列重大科學(xué)成果，發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過240顆，基于“中國天眼”數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文達到40余篇。借助“中國天眼”，我國科研團隊迅速成為國際快速射電暴領(lǐng)域的核心研究力量。
澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)物理學(xué)教授約翰·迪基（JohnDickey）表示：“中國無疑是一個全球科學(xué)研究中心，中國的研究成果令人印象深刻，與北美或西歐處于同一水平。與世界上任何先進國家相比，中國的科研人員都是領(lǐng)先的和有創(chuàng)造力的?！?/p>
來自美國亞利桑那州立大學(xué)的中國科學(xué)政策專家丹尼斯·西蒙（DenisSimon）表示：“中國科學(xué)創(chuàng)新的進步一直很快，知識的自由獲取賦予了科學(xué)和工程界探索新想法的可能性，并激勵科研人員在研究環(huán)境中承擔(dān)更大的風(fēng)險。曾經(jīng)盛行的規(guī)避風(fēng)險的文化已被一種更具企業(yè)家精神的文化所取代?！?/p>