曾耗资7亿元建造的全球最大的射电望远镜,如今怎么样了?

如题所述

外国的天眼阿雷西博射电望远镜已经成了一堆破铜烂铁了,取而代之的是中国天眼。

自2016年启用以来,一直深受世界关注。因为它是目前世界上最大的射电望远镜,也是目前地球上唯一可以发现外来生命的天文望远镜。中国的天眼还成为了网红,不少人来到这里来打卡,同时让贵州当地成了夜旅游景点。



天眼的工作原理

天文望远镜分为光学望远镜与射电望远镜,它们都能够观察宇宙天体发出的电磁波。区别在于光学望远镜观测的是波长为0.4~0.77微米的可见光,著名的哈勃望远镜就是光学望远镜,不过光学望远镜有个缺点,它容易受到天气因素影响,而且可见光电磁波段比较狭窄,光学望远镜看到的东西比较少。



射电望远镜就不一样了,其可以接受不同波段的电磁波进行研究,根本不受星际和星系尘埃云阻挡的影响,可以观察到远比光学望远镜更多的电磁波段。射电望远镜其实是一个无线电信号接收器,其利用巨大的抛物面天线接收来自太空中的电磁波信号,经过一系列处理后,会转化成可视化图像,不过射电望远镜清晰度不如光学望远镜。两者各有优缺点,射电望远镜的工作能力要更强一些。


中国天眼的战绩

从2017年首次发现脉冲星信号到2021年3月,中国天眼(FAST)累计发现了超过300颗脉冲星,在此基础上发表了超过40篇的高水平论文。关于快速射电暴(FRB)的论文,甚至被自然杂志评价为年度十大科学发现之一。目前这个设备运营平稳,获得的成果远远超出预期。



中国天眼的价值

射电望远镜具有重大的应用价值,其不仅会带来物理、天文学等领域的突破,甚至会提升中国的空间探测能力,某种情况下,还可以为天气预报服务。当然,作为基础的科研平台,射电望远镜的功能远不止于此。上世纪60年代的天文学四大发现-3K微波背景辐射、星际有机分子、脉冲星与类星体都是射电望远镜的功劳,其中三项研究因此获得了诺贝尔物理学奖。

一直以来,大型的射电望远镜都是国外建造的,中国没有类似的科研设备,导致许多研究需要去国外做,处处受制于人,严重影响我们国家相关领域的科研进度。所以科学院下定决心建造了属于自己的大口径射电望远镜。射电望远镜口径越大,观察的距离越远,分辨力就越高。中国天眼为500米口径球面射电望远镜,又称为FAST。中国天眼的探测能力是射电望远镜美国阿雷西博的十倍,理论上能够接收到距离高达137亿光年的天体发射的电磁波信号。


中国天眼的任务

1)探寻脉冲星的奥秘,发现尽可能多的脉冲星

脉冲星通常指的是自旋的中子星,这种天体会连续不断地向宇宙中发射周期性的信号。脉冲星自转周期稳定,其可以作为宇宙中天然的高精准时钟,我们利用它可以进行时空定位,进一步绘制宇宙地图,为未来的太空旅行做准备。没有脉冲星这种稳定的信号,未来的人类在宇宙中将会失去方向感。



当然,通过计算脉冲星的信号也可以检测引力波,探测黑洞的奥秘以及验证相对论。脉冲星本身也极具研究价值,这种奇异的天体拓宽了人类对于宇宙的认知深度。

2)探测宇宙中的中性氢,绘制宇宙早期图像

哈勃望远镜拥有迄今最完整最全面的宇宙图谱,中国天眼绘制宇宙图像,对于研究宇宙起源具有重大意义。



另外,FAST还肩负着探索黑洞演化、测定黑洞质量、搜寻外星文明的重任,假如外星文明存在的话,中国天眼由于探测灵敏度极高,一定会第一时间发现它们发射的电磁波信号。


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第1个回答  2020-10-03

在宇宙中,天体会发出各种波段的电磁波,一些是波长很长的无线电波,它们无法用光学望远镜来探测,只能使用射电望远镜。另外,天文学家相信,如果宇宙中存在外星文明,他们应该也会跟我们一样使用无线电波进行通信。

正是在这样的背景之下,天文学家希望可以建造出口径足够大的射电望远镜,以接收到来自宇宙深处的微弱无线电波。在1963年,美国康奈尔大学的天文学家主导建设了阿雷西博射电望远镜,它的口径达到了305米,成为当时的世界之最。直到2016年,口径达到500米的“中国天眼(FAST)”建成之后,最大单口径望远镜的纪录才被打破。


当年建造阿雷西博射电望远镜,耗费了930万美元。此后,经过多次升级,又耗费了至少数千万美元。如果现在建造整个设施,成本将超过1亿美元,相当于7亿元人民币。

在长达半个世纪的时间里,阿雷西博射电望远镜开展了一系的天文观测,并取得了不少的重大发现。


1964年,天文学家首次精确测出了水星的自转周期。1968年,天文学家测量出了蟹状星云中的脉冲星自转周期,首次证实了中子星的存在。中子星是由大质量恒星的核心经过引力坍缩形成,它们是超新星爆炸的残余物。

蟹状星云是一个非常著名的超新星遗迹,在公元1054年,我国古代天文学家观测到了这次超新星爆发现象。根据现代天文学的测量,该超新星遗迹位于6500光年之外,其中存在一颗由前身恒星核心坍缩而成的年轻中子星,其自转周期为33.5毫秒,直径为20公里。


此后,天文学家通过阿雷西博射电望远镜发现了首个双脉冲星系统,他们也因此获得了诺贝尔物理学奖。不久后,天文学家发现了自转周期更短的脉冲星——毫秒脉冲星,第一颗编号为PSR B1937+21。这颗毫秒脉冲星的自转周期仅为1.56毫秒,每秒可以自转641周。

1990年,天文学家通过阿雷西博射电望远镜又找到了一颗脉冲星PSR B1257+12。进一步的研究发现,这颗脉冲星周围有三颗行星在环绕着它公转,这是人类首次在太阳系外找到了行星,系外行星的搜寻由此拉开了大幕。


除了接收来自宇宙中的无线电波,阿雷西博射电望远镜还曾向宇宙中发射无线电信号,以期能够联系到可能存在的外星文明。天文学家把望远镜对准了武仙座球状星团M13,向那里发射了太阳系和人类的信息。由于M13远在2.5万光年之外,以光速前进的信息将会在2.5万年后到达那里。


阿雷西博射电望远镜曾经辉煌过,为现代天文学的发展做出过很大的贡献。但近年来,由于经费短缺,阿雷西博射电望远镜年久失修,这架曾经世界最大的单口径射电望远镜已经变得破败不堪,杂草丛生,就像一座被人废弃的垃圾场,不禁令人唏嘘。


不过,现在有了口径更大的中国天眼,射电天文学还会继续向前发展,我们将会接收到来自更为深邃宇宙的无线电波,甚至还有可能接收到地外文明发出的信号。更多令人振奋的发现还在等着我们,让我们拭目以待。

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