“中国天眼”FAST两岁了

感官安宁，万籁无声，美丽的宇宙太空以它的神秘和绚丽，召唤我们踏过平庸，进入它无垠的广袤。———南仁东今天，“中国天眼”没有辜负大家的期待，经过两年的紧张调试工作，已经实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式，数项关键指标超过预期。

截至目前，发现了44颗被确认的新脉冲星，有望明年下半年完成验收并向全国天文学家开放使用。

“天眼”视力越来越好

脉冲星的批量发现也随之开始

去年10月国家天文台对外公布FAST首次发现脉冲星，探测到数十颗优质脉冲星候选体，其中6颗通过国际认证。近一年过去，如今FAST已经探测到59颗优质的脉冲星候选体，其中已经有44颗得到认证。此外，今年FAST还首次发现毫秒脉冲星并获得了国际认证，这是FAST继发现脉冲星之后的另一重要成果。

FAST望远镜探测到的脉冲星编号为J1859-0131（又名FP1-FAST pulsar #1），自转周期为1.83秒，据估算距离地球1.6万光年。

搜寻和发现射电脉冲星是FAST核心科学目标。自1967年发现第一颗脉冲星以来，过去50年里，人类发现的脉冲星家族至少有2700个成员。

中国天眼 FAST

FAST首席科学家李菂介绍，脉冲星是一种高速自转的中子星，它的密度极高，每立方厘米重达上亿吨。它的自转速度很快、自转周期精确，是宇宙中最精确的时钟。因此，它具有在地面实验室无法实现的极端物理性质，是理想的天体物理实验室，对其进行研究，有希望得到许多重大物理学问题的答案。

脉冲星的自转周期极其稳定，准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学及技术应用提供了理想工具。

新发现的毫秒脉冲星PSR J0318+0253位置和积分脉冲轮廓。（左图）PSR J0318+0253所在伽马射线巡天图像的位置；（右图a）FAST一小时跟踪观测获得的射电波段积分脉冲轮廓；（右图b）折叠Fermi-LAT累积9年数据所获得的伽马光子积分脉冲轮廓。

“天眼”视力越来越好

自2016年9月25日落成启用后，FAST就正式进入为期3—5年的调试期。

FAST巨大的接收面积使其具有其他望远镜无法比拟的优势，即超高的灵敏度，但这也使它的系统构成更为复杂，调试工作也更具有挑战性，更容易受设备故障的影响。同时，还有30吨馈源舱（安放FAST望远镜用来接收宇宙外信号装置系统的舱体）漂在高空，安全风险也极大。

FAST调试团队经过半年左右努力，于2017年8月27日第一次完成了反射面和馈源支撑的协同动作，首次实现了对特定目标的跟踪观测，并稳定地获取了目标源射电信号。这意味着“天眼”的“眼珠”可以转动了，也标志望远镜最具难度及最具有风险的功能性调试完成了。

在实现望远镜的功能性调试之后，余下的任务主要是如何提升望远镜的性能。FAST总工程师姜鹏表示， 19波束已经完成安装调试。它可以将望远镜的视场扩大19倍，从而大幅地提升望远镜的巡天效率，预期更多的脉冲星发现将由此开始。有了19波束的支持，就可以开始向验收指标冲刺了。

截至目前，调试工作已取得了一些非常可喜的进展。望远镜的系统噪声已经控制在20K左右的水平，同时静态扫描模式下的效率已经达到50%以上，望远镜的灵敏水平已经达到了1800平方米每K的水平，静态扫描工作模式已经达到了望远镜的验收指标。下一步的任务就是提高跟踪过程的控制精度，把跟踪过程的灵敏度也实现同样或相近的水平。

对于观测范围可达已知宇宙边缘的“天眼”来说，发现脉冲星只是使命之一。未来，它还将在中性氢观测、谱线观测、寻找可能的星际通讯信号等方面进行探索发现。

让我们共同期待“天眼”的更多发现…

文字整理撰写：黄京一