图为FAST夜空中快榴弹电暴的闪动示意图（视频截图）。
中国科大学国家天文台供图
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发觉约500颗脉冲星，成为自其运行以来世界上发觉脉冲星效率最高的设备；获得迄今最大的快榴弹电暴爆发风波样本，超过此前本领域所有文章发表的射电暴爆发风波总数……正式初验近五年，“中国天眼”取得一批重要科研成果，亮出一份不俗的成绩单。未来，“中国天眼”的科学潜力还将进一步凸显。
被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）即将初验至今已近五年。“中国天眼”运行效率和质量不断提升，年观测时长超过5300小时，已远超国际同行预期的工作效率，为其科学产出起到重要支撑作用。1月5日，中国科大学发布消息，2021年，科学家依托“中国天眼”又取得了一批重要科研成果。
为解决星体产生三大精典问题之一提供重要观测证据
中性氢是宇宙中产率最高的元素，广泛存在于宇宙的不同时期，是不同尺度物质分布的最佳示踪物之一。
国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队采用原创的中性氢窄线自吸收方式，借助“中国天眼”首次获得原星体核包层中的高置信度的塞曼效应检测结果，为解决星体产生三大精典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。
该成果论文于上海时间1月6日在国际学术刊物《自然》杂志以封面文章方式发表。
“‘中国天眼’探测到的磁场硬度只有月球磁场的十万分之一，比星体产生标准模型预测的磁场硬度弱起码3—4倍。”“中国天眼”运行和发展中心首席科学家、论文作者李菂说，“这个结果阐明分子云在致密云核阶段即可超前达成磁超临界状态，可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制促使星体产生提早发生。此成果也有望将中性氢窄线自吸收方式拓展成为星际磁场检测的重要系统性探针。”
在阐明快榴弹电暴基础化学机制方面取得重大进展
快榴弹电暴（FRB）是宇宙中最明亮的射电爆发现象，爆发时间仅持续几微秒，最初于2007年被发觉，疑似为来自河外星系的脉冲讯号。发觉之初，学界对于其真实性还有所怀疑，直至2013年更多这种现象被发觉，才逐渐得到认可和广泛的关注，并被即将定名为快榴弹电暴。因起源与化学机制完全未知，成为现今天体化学领域最大热点之一。
目前，已有数百例快榴弹电暴被侦测到中国天文学和天体物理学杂志，其中仅少数呈现出重复爆发现象。是人类所知的第一个重复暴，在2017年成为首个被精确定位、能够确认其寄主星体的快榴弹电暴。
国家天文台李菂、王培、朱炜玮领导的国际合作团队借助“中国天眼”对进行观测，在约50天内侦测到1652次爆发风波，获得迄今最大的快榴弹电暴爆发风波样本，超过此前本领域所有文章发表的射电暴爆发风波总数。
科研人员剖析样本后，首次阐明了快榴弹电暴爆发率的完整能谱，发觉了双峰结构，排除了此快榴弹电暴爆发的周期性或准周期性，严格限制了重复FRB来自单一致密天体的可能。这是阐明快榴弹电暴基础化学机制的重大进展。该成果论文于2021年10月14日在国际学术刊物《自然》杂志发表。
据悉，“中国天眼”多科学目标巡天早已发觉起码6例新快榴弹电暴，正为阐明这一现象的机制、推进这一领域发展作出独到贡献。
持续发觉微秒脉冲星，举办多波段合作观测
脉冲星还能发射出高度周期性的脉冲，周期在1.4纳秒到23秒之间。被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星，可以与月球上最好的原子钟相匹敌。为此，发觉脉冲星是国际小型射电望远镜观测的主要科学目标之一。截止目前，“中国天眼”共发觉约500颗脉冲星，成为自其运行以来世界上发觉脉冲星效率最高的设备。
“中国天眼”配备19杂波L波段接收机，是目前世界上最强悍的脉冲星搜救神器。国家天文台韩金林领导的“中国天眼”重大优先项目“银道面脉冲星快照巡天”在不到三年时间，累计观测了约620个机时，完成了计划搜救天区的8%。截止目前，仅该项目就新发觉279颗脉冲星中国天文学和天体物理学杂志，其中65个为微秒脉冲星，在双星系统中的有22颗。该工作执行1年半，所发觉的脉冲星数早已赶超英国阿雷西博望远镜15年的搜救结果。相关论文于2021年5月在国外学术刊物《天文和天体化学学研究》发表。
基于“中国天眼”灵敏度国际领先的优势，将“中国天眼”与重要空间天文设施费米伽玛射线天文台大视场望远镜相结合，进行天地一体化协同和后随观测，具有形成重大科学突破的潜力。国家天文台李菂、王培领导的国际合作团队发觉了多颗脉冲星，并举办了多波段观测剖析。相关成果于2021年12月在国外学术刊物《中国科学》上以封面及编辑点评文章方式发表。
李菂说：“多波段合作观测除了开启了‘中国天眼’脉冲星搜索新方向，并且打开了研究脉冲星电磁幅射机制的新途径，为研究中子星星族演变和侦测引力波提供更多样本。”
未来考虑1%观测时间向中高中生开放
科技创新离不开国际合作和开放共享。“中国天眼”在建设之初，即确立了按国际惯例逐渐开放的原则。2021年3月31日0时，“中国天眼”正式向全球开放共享，向全球天文学家征集观测申请。
中国科大学副校长周琪说：“一年来，中国科大学竭力做好‘中国天眼’开放运行和科学研究工作。第一时间创立了‘中国天眼’科学委员会、时间分配委员会和用户委员会，统筹规划科学方向、遴选重大项目、制定数据开放新政等，充分发挥‘中国天眼’科学效能，促使重大科学成果产出。”
据“中国天眼”运行和发展中心常务副部长、总工程师姜鹏介绍，这次征集共收到来自不同国家共7216小时的观测申请，最终14个国家（不含中国）的27份国际项目获得批准，并于2021年8月启动科学观测。
随着性能的提高，“中国天眼”的科学潜力还将进一步突显，成果还将不断涌现。中国科大学教授、国家天文台研究员武向平说：“未来，FAST还将搜救发觉更多的脉冲星，希望能看见更遥远的银河系外的脉冲星。同时继续巡视宇宙中的中性氢，帮助科学家研究宇宙大尺度数学学，以探求宇宙起源和演变等。”
武向平还透漏，“中国天眼”正在考虑掏出1%的观测时间对全省的中小中学生开放。“中小中学生可以提出好的科学看法，由专业天文学家帮助她们来实现。”
制图：汪哲平