FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星距地球4000光年，具有時(shí)間頻標(biāo)和導(dǎo)航等應(yīng)用價(jià)值

李大慶

雖然已經(jīng)成為科學(xué)“明星”，但是FAST（500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡）依然不忘自己的“本職”工作。4月28日，來自中國科學(xué)院國家天文臺(tái)的消息說，F(xiàn)AST第一次發(fā)現(xiàn)了一顆距地球4000光年的毫秒脈沖星，這是FAST繼發(fā)現(xiàn)脈沖星之后的另一重要成果。

去年10月10日，中科院宣布，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)利用位于貴州師范大學(xué)的FAST早期科學(xué)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，探測(cè)到數(shù)十個(gè)優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體。經(jīng)國際合作，例如利用澳大利亞64米Parkes望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)行后隨觀測(cè)認(rèn)證，已通過系統(tǒng)認(rèn)證了多顆脈沖星：編號(hào)為J1859-0131的脈沖星，自轉(zhuǎn)周期是1.83秒，距離地球約1.6萬光年；編號(hào)為J1931-01的脈沖星，自轉(zhuǎn)周期是0.59秒，距離地球約4100光年……

新發(fā)現(xiàn)的脈沖星J0318+0253自轉(zhuǎn)周期5.19毫秒，根據(jù)色散估算距離地球約4000光年，由FAST使用超寬帶接收機(jī)進(jìn)行一小時(shí)跟蹤觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，是至今發(fā)現(xiàn)的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一。國際大型射電天文臺(tái)曾對(duì)其進(jìn)行過多次脈沖星搜索，比如美國Arecibo望遠(yuǎn)鏡在2013年6月開展的三次定點(diǎn)觀測(cè)，都未探測(cè)到。通過對(duì)Fermi-LAT伽馬射線數(shù)據(jù)的后隨計(jì)時(shí)分析證實(shí)J0318+0253為孤立毫秒脈沖星，并提高位置精度至亞角秒量級(jí)。這是FAST–Fermi-LAT合作組的首個(gè)成果。雙方將繼續(xù)合作研究，并開展多波段觀測(cè)分析。

毫秒脈沖星是每秒自轉(zhuǎn)上百次的特殊中子星，對(duì)其研究不僅有望對(duì)理解中子星演化、奇異物質(zhì)狀態(tài)起到重要作用，而且穩(wěn)定的毫秒脈沖星是低頻引力波探針。脈沖星搜索是進(jìn)行引力波探測(cè)研究的基礎(chǔ)，脈沖星計(jì)時(shí)陣是觀測(cè)超大質(zhì)量雙黑洞發(fā)出的引力波最有效的方法。脈沖星計(jì)時(shí)陣依賴數(shù)十顆計(jì)時(shí)性質(zhì)良好的毫秒脈沖星，其樣本的擴(kuò)大、性能的提高起始于脈沖星搜索。此次FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星，展示了FAST對(duì)國際低頻引力波探測(cè)作出實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)的潛力。FAST項(xiàng)目組已經(jīng)策劃的FAST多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天規(guī)劃將發(fā)現(xiàn)大量毫秒脈沖星，大幅度提高脈沖星陣探測(cè)引力波的靈敏度。

北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所李柯伽研究員表示，此次發(fā)現(xiàn)展示了FAST在脈沖星搜尋方面的重大潛力，凸顯了大口徑射電望遠(yuǎn)鏡在新時(shí)代的生命力。FAST望遠(yuǎn)鏡在調(diào)試階段即取得這樣的重大成果，期待早日正式運(yùn)行，提高中國射電天文整體的實(shí)力。

北京大學(xué)天文系教授徐仁新說，毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)不僅有科學(xué)意義，而且它因極穩(wěn)定的時(shí)鐘特性還具有時(shí)間頻標(biāo)和導(dǎo)航等應(yīng)用價(jià)值。FAST參與毫秒脈沖星的發(fā)現(xiàn)將為全球科學(xué)家和工程師提供更好的機(jī)遇。

FAST將繼續(xù)調(diào)試，以期達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)、通過國家驗(yàn)收，并成為世界一流的射電天文望遠(yuǎn)鏡。