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开讲啦李菂演讲稿:星空下的守望者


February 10, 2020 1849 次阅读 2 条评论

FAST发现的第一颗脉冲星

刚才我听主持人问大家问题的时候,开始放这个星座,我就开始比较紧张,因为我认识的星座就不多,但是他只放了两张,这个基本还是认得。那么我在本科是学核物理的,然后就去做这个射电天文,后来做过工程师,所以典型的理工男。所以我今天给大家主要就是看图。

首先先请大家聆听一下。这个是FAST发现的第一颗脉冲星,大概距离我们1.6万光年。所以你看到的每一个脉冲,都是FAST在2017年探测到的真实的信号,它大概每1.6秒重复一次,然后把它的信号的强度,转化成它的声音,这样它传达给我们的,就是来自太空的,一个非常奇异的天体。也是从2017年开始,开启了我们FAST发现的旅程。那一天可能就会像我第一个孩子出生一样,是我一生中印象最深的一天。从2017年8月,就真正觉得看到了新的信号,叫作候选体,然后到(2017年)9月,真正第一批就得到了印证,然后(2017年)9月13日的时候,我就给这个南老师,就写了一个很简短的邮件。因为那时候他一直也在休养治病。我至今不确切知道南老师,是不是看了这个邮件,因为他是就是在那一天,他是住到了ICU(重症加强护理病房) ,然后很快就过世了,但是我是希望他是看见这个邮件,而且他有理由像我们一样,为他一生的努力和奋斗,所能够取得的成就感到自豪。

李菂.jpg

人类是如何发现首颗脉冲星的?

FAST它的前身,叫做阿雷西博望远镜,它是300米,它从1963年建成之后,它一直保持了,这个世界最大口径望远镜的记录,大概是将近60年。在它60年代建成以后,那么射电天文,有了飞跃性的发展。那中间就有所谓四大天文发现,而这个其中可能现在对我们关系最大的就是脉冲星。脉冲星的发现是1967年,当时牛津大学的一个研究生。叫乔瑟琳·贝尔,然后她发现的这个东西,是完全没有预期到的东西。她的博士论文的专题,实际上是去找宇宙空间的超大质量黑洞。但她在处理射电信号的同时,她就发现这个信号里头有一些非常严格的周期性的信号,所以你们可以看到左边那张图,它就是她的原始数据,然后这数据,也不是记录在磁带上,也不是记录在磁盘上,它是记录在纸袋上。它就跟这个地震仪,是完全一样的,有一根针,然后这个信号来了以后,把它的这个强度就画在这儿。那后来她发现,有一些周期信号比较快,那么你的时间的采样率就要上去,对吧,就你的针就要画得快,那你针画得快,你的纸筒就要转得快,结果一晚上这一卷纸就不够用了,所以她要开车到望远镜那儿,就每隔两个小时,去换一卷纸,然后最终她住的那个宿舍的房间,就摆满了一个一个装鞋的盒子,每一个盒子里,就一卷纸一卷纸 这样。这个信号一找到,大家的第一个反应说,这个是外星人,所以她这个在公众媒体里,就《纽约时报》里报道,第一篇文章,管它叫LGM-1,就是Little Green Man第一号,但是后来又找到了很多这样的星。

特别是在这之后,一年之内,就1968年,就在蟹状星云里头,就找到了一颗射电脉冲星。那么它本身也是一颗光学的星,它的重要性在哪儿呢,因为蟹状星云是人类历史上,早期记载最完整的,而且确切知道的一个超新星爆炸。我们怎么知道,它是一个超新星爆炸呢。在宋史,但其他国家也有一些记载,但是在宋朝的记载就非常地完整,中间最重要的这一句,至和元年五月乙丑,这就告诉了它准确的时间是吧,年月日和它的时辰。出天关东南,这是它的位置,因为天关就是金牛座。下头就更重要了,它是可数寸,可数寸意思是说什么呢,就说你天上出现了,一个亮的一个新的现象,但它不是一颗星。因为它一下出来是一片,它可数寸,就是它是一个所谓的展源。然后下一句话也很重要,叫岁余稍没,就是它不是一瞬间出现,它也不是亘古不变的在那儿,它是持续了数月时间,大概不到一年的时间,然后慢慢地弱下去。这在我们专业术语里头,它还有一个光变曲线,实际上我们就明确地知道,有一个将近1000年以前的,一个超新星爆炸,而超新星爆炸的结果是什么呢,就产生了一个射电脉冲星。所以这个发现是1967年发表的,那么1974年,就非常地快,就得到了诺贝尔物理学奖。这个贝尔先生是吧,她打开的这扇窗口,那么大家当然就用世界上最先进的设备,去寻找各种各样的中子星,或者它的脉冲信号。实际上对于科学的探索,我们是站在人类探索和文明发展的金字塔的尖尖上。阿雷西博的成功呢,就推动了世界的其他的天文学家,去寻找下一代的概念。

直径500米的“大锅”是如何炼成的?

中国在90年代的中期,主要就是天文台的南仁东老师以及邱育海老师,还有彭勃老师,他们就推动说,那么我们中国有类似于像阿雷西博望远镜那样的地貌,而且更加丰富,而且电磁环境更加地好,我们能不能用更为创新的概念,去实现一个比阿雷西博领先世界半个世纪的望远镜,这样更加大的一个概念。那么这个推动的过程是非常地艰苦,从90年代那么一直到2007年,这已经过了十几年才正式立项。

南仁东老师是跑遍了上千个有可能的台址,最后我们选了(贵州)平塘县。它除了它长得圆是吧,它这个大小合适,还一个重要的指标就是它偏僻,偏僻就是它没有电磁信号是吧,缺乏电视、手机。然后从2011年3月开工,大概用了一年的时间,是做现场的施工,然后到2015年的时候,你可以看到整个的钢架结构和索网结构,然后又用了将近一年的时间把面板铺下去,所以最终的竣工是在2016年9月底,所以整个工期是五年半。2016年9月19日,就是竣工典礼的前几天,因为竣工典礼的时候是9月25日,所以你要稍微体会一下,我们到9月19日我们才真正地整体的系统联调。9月19日的时候,就是当天第一次用整体的系统,然后测到了贝尔先生发现的人类知道的第一颗脉冲星。所以这样我们整个的系统就至少是可以工作了。确实是非常地感动和激动,这么复杂的一个机械,其中有相当多的是以前没有尝试过的,或者是在国际标准和国家标准里本来是达不到的,它实际上是一个带有相当多研发性质的这样一个工程。

试图去做一些看起来做不成的事情

我们从2017年到现在,现在已经找到了数以百计的所谓候选体。那么得到了不同望远镜或者是不同次观测认证的,是超过100颗新的脉冲星。天文的这个发现是这样的,它大量的重要的东西是没有办法预期的,但是你要做到这个基础的量。现在我们做到了百,它就已经开始有一些很有特殊意义的,像爆发现象,特别的中子星,现在也马上有一批成果需要出来。

FAST2011年开始开工,2016年建成,然后(2020年)1月11日,是正式的国家验收。我们11日之后,我们才真正地成为一个,国家大科学装置。那么是欢迎全中国的科学家都来申请使用,所以再往后你看这个字体,就越来越暗了。因为那就是看向未来,未来就很难预测。但是我们想今年和明年,想发现人类已知最远的脉冲星,然后想参与到低频引力波的探测中间去,然后逐步地揭示宇宙里头气体、星系的成分,一直到它真正重要的工作是我们现在可能还完全无法想象的,这种意想不到的发现。而我们所有这些展望,我们要感谢整个FAST团队的工程师,感谢像南老师、邱老师、彭老师几十年不懈的努力。

这是一张真实的照片,它是个延时摄影,你能看到它上头的星轨,但是这个镜子本身有一个红色的螺旋线,那也是真实的。大家谁能猜一下它是怎么来的,我们那个镜子上是没有灯的。它实际上它是有一辆卡车,它从底下有一个螺旋线的公路就开下去了。你能看到那个卡车的光说明什么呢?说明我们镜面是透明的或者是半透明,你看到500米,这4500面可动的反射单元它超过一半的面积是空洞,它实际上是空的。但它每一个空洞的大小大概是0.5个厘米。除了它光学效应,如果大家在风比较大的时候去呢,还能听见整个望远镜发出的一个很悦耳的,一个低频的风铃声,也欢迎大家有机会的时候去现场体验一下。我们整个的探索,从没有望远镜到有望远镜是吧,从我们前身的阿雷西博望远镜300米到这个FAST,那么它实际上是从20世纪人类的科学工程,转到了21世纪人类科学工程的一个奇迹。

我们经常说的,当年阿雷西博开始建的时候,它也是一个带有科学幻想的疯狂色彩的一个想法,所以我们不去做就不知道它是不是一定就做不成。所以我们在正确的时间、正确的地点有正确的准备,去做这些别人认为做不成的事情,我想这是我们不管是个人的探索或者国家的工程,这是我愿意分享给大家,可能也是我感触最深的就是,试图去做一些看起来做不成的事情。而且我们不要有恐惧,谢谢大家。

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标签:星空李菂

最后编辑于:2020/02/10 14:29

2 条咸鱼在这里躺着

  1. 风机盘管
    2020-03-02 17:25

    现在已经找到了数以百计的所谓候选体

  2. 地源热泵
    2020-03-02 17:26

    确实是非常地感动和激动