今年是“中國(guó)天眼”仰望星空的第十年了。時(shí)間是不是過得飛快呢?感覺中國(guó)天眼好像就在前些日子剛建好的一樣,對(duì)吧?
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在貴州的大山深處,藏著一只巨大的眼睛,它日日夜夜、目不轉(zhuǎn)睛地遙測(cè)著宇宙深處的信號(hào)變化。這就是中國(guó)天眼,也稱作是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡,英文簡(jiǎn)稱FAST,是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
在這10年時(shí)間里,中國(guó)天眼不斷在刷新著人類對(duì)宇宙的認(rèn)知,也讓世界看到了中國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域確實(shí)有幾把刷子。最近幾天,中國(guó)天眼還搞了一個(gè)最新成果,發(fā)表在了國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·天文》上,這個(gè)成果的意義,直接顛覆了傳統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知。
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咱們先來說說中國(guó)天眼最近發(fā)現(xiàn)了什么?
不賣關(guān)子,圈叔告訴您中國(guó)天眼發(fā)現(xiàn)了一顆非常特殊的脈沖星,這是一種能夠快速自己旋轉(zhuǎn)的中子星,它還能夠像是燈塔一樣周期性地射出電磁的脈沖信號(hào),這個(gè)脈沖星的編號(hào)是PSR J0435+3233。中國(guó)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),這顆脈沖星,還屬于脈沖星家族內(nèi)的特殊類型:毫秒脈沖星,這種毫秒脈沖星顧名思義,它自己的自轉(zhuǎn)周期僅有幾毫秒,轉(zhuǎn)得極快,周期也極其穩(wěn)定。
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你可能問,這脈沖星到底有啥稀奇的?中國(guó)天眼這些年發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量,比其他國(guó)家可多好多。但這次新發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星,真的不一樣。
新發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期,只有區(qū)區(qū)的3.2毫秒。也就是每秒鐘它要狂轉(zhuǎn)300多圈,這速度可快得讓人太難以置信了。讓科學(xué)家驚掉下巴的是,不是它的轉(zhuǎn)速,而是它轉(zhuǎn)得“不穩(wěn)”,這是啥意思呢?
具體來說,這新發(fā)現(xiàn)的毫秒脈沖星周期變化率高達(dá)4.88×10^-17秒/秒。可能你看不懂這些數(shù)字,但沒關(guān)系,你只需要理解成它是個(gè)“剎車”力度,比起已知的其他毫秒脈沖星的平均值,高出了兩個(gè)數(shù)量級(jí),也就是足足上百倍!
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這個(gè)數(shù)字也就意味著這顆毫秒脈沖星,正在劇烈“急剎車”,它損失的能量快得驚人,表面磁場(chǎng)也比同類天體強(qiáng)了大約一百倍。用更通俗的話說,我們以前一直以為毫秒脈沖星都是轉(zhuǎn)得又快又穩(wěn)的,但天眼這回發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“橫沖直撞的愣頭青”,它年輕、暴躁、能量損耗劇烈,正在瘋狂地“踩剎車”。
這一發(fā)現(xiàn),徹底顛覆了天文學(xué)家對(duì)毫秒脈沖星自轉(zhuǎn)極端穩(wěn)定的傳統(tǒng)認(rèn)知。原來,脈沖星的“性格”也可以如此多變。這個(gè)發(fā)現(xiàn),為人類理解脈沖星的演化路徑,打開了一扇全新的窗戶。
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那說這么熱鬧,我們找這么多的脈沖星,到底有啥用?
畢竟花這么大的代價(jià),去找遠(yuǎn)在千萬光年外,還在瘋狂旋轉(zhuǎn)的脈沖星,除了能寫個(gè)論文,到底有啥實(shí)際用處嗎?花這么多錢研究這些脈沖星,值嗎?
當(dāng)然值!而且用處大了去了。脈沖星最大的一個(gè)潛在應(yīng)用,就是做脈沖星導(dǎo)航。
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你可以把脈沖星想象成宇宙中天然存在的、永不消逝的 “GPS衛(wèi)星”。它們發(fā)出的信號(hào)極其穩(wěn)定,位置信息又非常精確。如果未來我們的宇宙飛船飛出了太陽系,甚至飛向了銀河系的更深處,那時(shí)候地面上的信號(hào)早就傳不到了,飛船怎么知道自己在哪里,該往哪個(gè)方向飛?
答案就是脈沖星。只要飛船上的設(shè)備能同時(shí)接收到三顆或以上脈沖星的信號(hào),通過精密計(jì)算它們信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差,就能像用三角板畫圖一樣,瞬間算出自己在銀河系中的精確坐標(biāo),誤差可以控制在1公里以內(nèi)!這在浩瀚的宇宙中,簡(jiǎn)直是“厘米級(jí)”的定位精度。
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你羨慕美國(guó)的旅行者號(hào)探測(cè)器能飛出太陽系?其實(shí)它飛那么遠(yuǎn)還不迷路,靠的也是一張“脈沖星地圖”。旅行者號(hào)身上攜帶了一張金色的唱片,上面就標(biāo)注了14顆已知脈沖星的相對(duì)位置信息。這張“宇宙名片”,就是為外星文明準(zhǔn)備的導(dǎo)航圖,讓他們知道“旅行者號(hào)”是從哪兒來的。
所以你看,咱們天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星越多,繪制的“宇宙地圖”就越精細(xì)、越完善。未來中國(guó)的深空探測(cè)器要想走得更遠(yuǎn)、走得更準(zhǔn),這些脈沖星就是我們最可靠的“向?qū)А薄_@不僅是科學(xué)探索,更是為人類文明的星際遠(yuǎn)航,提前鋪好回家的路。
除了找脈沖星,天眼還能干哪些大事?
找脈沖星,只是天眼眾多絕活里的“一招鮮”。它的能力遠(yuǎn)不止于此。作為當(dāng)今世界獨(dú)一無二的超級(jí)望遠(yuǎn)鏡,它的實(shí)力強(qiáng)到?jīng)]朋友。最遠(yuǎn)的“視力”,據(jù)說可以看到宇宙的邊緣。當(dāng)然,這是一種詩意的說法,意思是它的靈敏度極高,能探測(cè)到來自極其遙遠(yuǎn)宇宙天體的微弱信號(hào)。
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說到這,你更能理解天眼的珍貴了。因?yàn)楝F(xiàn)在全世界,能進(jìn)行如此深度探索的巨型射電望遠(yuǎn)鏡,僅此一臺(tái)。曾經(jīng),美國(guó)在波多黎各也有一座巨大的射電望遠(yuǎn)鏡阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。它也曾輝煌一時(shí),是許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)的搖籃。但可惜的是,由于年久失修和缺乏維護(hù),它在2020年徹底坍塌了,設(shè)備損壞嚴(yán)重,一片狼藉。從后來公布的現(xiàn)場(chǎng)照片看,那里已經(jīng)真的成了一個(gè)無人問津的“垃圾場(chǎng)”。美國(guó)最終也放棄了修復(fù)計(jì)劃。
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