對話脈衝星搜索組成員：將來可探測到數千顆脈衝星

　　脈衝星搜索組成員王培：將來可探測到數千顆脈衝星

　　經過一年的調試，世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）終於觀測到了「天外來客」。昨日，FAST首批成果新聞發布會在中國科學院國家天文台舉行。國家天文台研究員李菂在會上表示，FAST探測到數十個優質脈衝星候選體，經國際合作，如利用澳大利亞64米Parkes望遠鏡，進行后隨觀測認證，目前兩顆脈衝星已通過系統認證。這是中國人第一次使用自己的望遠鏡找到新的脈衝星。

　　

　　資料圖：FAST望遠鏡。 中新社記者 賀俊怡 攝

　　文/廣州日報全媒體記者肖歡歡

　　記者：FAST發現脈衝星的意義是什麼？

　　王啟明（FAST總工藝師）：脈衝星是快速轉動的中子星，而最快轉動的周期達到毫秒量級，1.4毫秒。中子星是大質量恆星的演化產物，相當於十幾個太陽的恆星在其核能燃燒耗盡以後，將經歷超新星爆發，期間星體的核心部分塌縮成高度緻密的中子星， 其質量大約一個太陽，而半徑只有約10千米。打個比方，中子星相當於太陽系的全部質量壓縮到一個城市。所以它的密度很高，一個乒乓球大小的中子星物質相當於喜馬拉雅山的質量。其磁場也非常高， 達到萬億高斯， 即地磁場的萬億倍。所以，脈衝星可以作為天然的空間實驗室，用來檢驗極端物理環境下的物質運動規律， 諸如驗證強引力場的愛因斯坦廣義相對論效應，包括引力波現象。中子星的高度緻密物質物態還是檢驗核物理理論的極佳場所；其強磁場導致的電磁輻射現象也是等離子體物理的研究領域。

　　此外，脈衝星的轉動是高度穩定的，自轉周期極為穩定，其周期變慢一秒大約需要千萬年時間， 這與實驗室製備的氫原子鐘一樣穩定，堪稱宇宙最精準的鐘或 「宇宙燈塔」，成為人類測量宇宙的探針。 基於這一性質，脈衝星可以作為導航時間信標參考。之前發射的脈衝星導航試驗衛星XPNAV-1就是應用案例。

　　可以利用脈衝星去研究黑洞周圍的神秘空間。對脈衝星進行觀測，不僅能夠研究脈衝星自身的極端物理狀態，還能對星際介質、銀河系磁場、引力波等目標進行研究。也正因為脈衝星的特殊性，諾貝爾物理學獎兩度授予了脈衝星相關發現。

　　目前已知的2700多顆脈衝星中，大部分脈衝星是澳大利亞Parkes望遠鏡使用多波束接收機通過巡天觀測找到的。

　　記者：FAST的接收機目前是單波束的，將來會不會安裝多波束的接收機？

　　王啟明：現在我們用的是6台單波束的接收機，因為去年9月份以來一直在進行調試，其實到現在還在調試之中。我們也有一台19波束的接收機，最快的話大概今年年底就會安裝好。多波束接收機裝好以後，一個望遠鏡能頂好幾個用，到時候，我們觀測脈衝星的能力就會大大提高。由於我們FAST的靈敏度非常高，所以將來能探測到的脈衝星會非常多，之前專家也預測過，能達到幾千顆。

　　記者：這次FAST探測到數十個優質脈衝星候選體，為什麼只有兩個得到認證？

　　王啟明：這主要是出於從科學上的嚴謹出發，其實我們在幾個月前就已經探測到了脈衝星信號，但要跟之前別人探測到的進行區分，還要由別的國家的望遠鏡進行進一步驗證。打個比方，如果你最後探測到的只是其他的干擾信號，你就倉促公布了，那最後不就成了笑話了嗎？所以，我們本著嚴謹的科學態度，經過其他國家的科學機構的驗證之後，我們才公布這個消息。

　　此外，要在幾萬張，甚至幾十萬張類似的圖片中找出一張脈衝星的信號，這個工作量是非常大的。

　　記者：FAST是如何觀測到脈衝星的？

　　王培（國家天文台助理研究員、脈衝星搜索組成員）：脈衝星的脈衝就像人的脈搏一樣，是穩定出現的短促的無線電信號，比如，被人類發現的第一顆脈衝星，每兩脈衝間隔時間是1.337秒，其他脈衝還有短到0.0014秒的，最長的也不過十多秒。每當脈衝星輻射掃過地球， 地面的射電望遠鏡就收到一個信號， 地面上的望遠鏡就會記錄到像「心電圖」一樣的系列脈衝。

　　脈衝星由於其信號暗弱，易被人造電磁干擾淹沒，目前只觀測到一小部分。脈衝星發出的脈衝在到達地球之前，會受到銀河系空間中的星際介質影響，發生「色散」。色散效應會導致脈衝星高頻的電磁波比低頻的電磁波先到達地球。為了能夠得到高信噪比的脈衝信號，我們需要在數據處理的過程中抵消掉色散帶來的延時，進行去干擾、「消色散」。大家現在看到的脈衝信號圖，都經過了後期的很多處理。因為我們也不知道脈衝星在哪裡，參數是多少，我們要去辨別它的參數空間，經過地毯式搜索，最後得到具有脈衝星特徵的信號規律，也就是現在看到的這些脈衝波形。

　　記者：使用19波束接收機后，將來是否可發現更多脈衝星？

　　王培：是的。觀測能力會大大提高，但這些天上的東西，能觀測到多少要看運氣，現在要說一個準數，也不是太靠譜。當然，在已經發表的學術期刊文章上，很多國內外的專家進行過預測和模擬，隨著接收機性能的改進和設備調優，會有不同的模擬結果，最多的是幾千顆。當然，這依賴於設備調優的結果，我們的搜索策略，以及我們的運氣。