“我国天眼”将建扩展阵 为寻觅地外生命“做功课”

“我国天眼”将建扩展阵 为寻觅地外生命“做功课”
  “我国天眼”要迈出探究地外生命的脚步了。  科学家以为,宜居的星球除了应当有水、适合的温度和大气外,还有一个必要条件——磁场。  作为世界上最大的单口径射电望远镜, 500米口径球面射电望远镜(FAST)将确定太阳系外的太空,在间隔地球约100光年的范围内寻觅与地球相同具有磁场的行星,助力寻觅地外生命。近期,中法等国天文学家在《天文学及天体物理》杂志上宣布了这一观测方案。  从零到一: 寻觅首颗系外“磁行星”  磁场关于生命来说至关重要。  “地球磁场牢牢捉住地球表面的大气,防止其被太阳风吹走,隔绝了绝大多数激烈的世界射线,可维护生命不受射线的损伤。”我国科学院国家天文台研讨员、FAST首席科学家李菂在承受科技日报采访时标明。  太阳风是从太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流,当这种等离子体流抵达地球邻近时,大部分流体会被地球磁场搅扰,绕过地球持续向太阳系外围行进。其他的一小部分则跟着地球磁场线进入南北极,并与空气磕碰,构成绚丽多彩的极光,而非直接照射到动植物体身上。  那么,地球磁场是怎么构成的?  “地球内部的高温导致物质消融,许多电离物质特别是液态的铁金属,跟着地球自转长时刻处于运动之中,使地球构成了一个强度较安稳、具有南北磁极的磁场。”李菂告知,现在关于地球磁场的细节问题也是学界研讨的热门之一,如经常出现磁场回转、磁极加快移动等。  在太阳系的八大行星中,除了地球,还有5颗具有行星标准的磁场,分别是水星、木星、土星、天王星和海王星,这些行星磁场的构成机制与地球大致相同。而关于太阳系外的空间,现在学界没有真实勘探到过具有磁场的行星,但天文学家们现已发现了一些具有磁场的褐矮星。褐矮星又被称为“失利的太阳”,由于它们相较于行星来讲太大了,最轻的褐矮星质量也有十几倍的木星巨细;而相关于在核内发作氢聚变的恒星来说又很小。2018年,研讨人员发现了一颗质量介于行星和褐矮星之间的天体(SIMP),磁场比木星还要强200倍左右。  “这让咱们有理由信任,太阳系外也会存在许多有磁场的行星,FAST即将做的,便是打破这个零。”李菂说。  进步“视力”: 扩展阵助分辨率进步百倍  在星际的巨大标准中,磁场的勘探永远是个很难的问题。  关于太阳系内的行星结构、物理现象、乃至磁场,咱们可选用发射勘探器等方法直接勘探。但系外行星关于空间勘探器来说,遥不行及。只能经过地球上或邻近的空间望远镜等设备接纳信号,丈量恒星的方位和速度是否改动来估测其周围是否存在行星;后来进一步开展使用“掩星”或引力透镜的现象进行观测,而上述惯例的勘探方法皆与行星内部的磁场相关度不高。  近20年来,一部分天文学家开端确定射电信号,以期观测行星的磁场。为何会选在射电波段呢?  “假如行星有磁场,那么在主恒星星风的效果下,便会发生电磁辐射。特别是在射电这一频率跨度很宽的波段。”李菂标明。再者,关于地上的射电望远镜而言,大气层是“通明”的,即世界中的射电信号能量低、波长长,穿过大气层时不易散射,可以保存较为完好的信息被地上望远镜这双“眼睛”接纳。以木星为代表的大行星辐射就发作在射电波段,这也启示人们在寻觅其他相同具有磁场的行星时要点重视射电信号。  “FAST最大的优势在于接纳射电信号的总面积很大,灵敏度高。”在李菂看来,FAST单位接纳面积的性价比也很高。尽管世界上存在归纳功能更强的射电望远镜,如某些阵列式望远镜,又如8台望远镜构成、观测首张黑洞相片的“事情视界望远镜”等,这些望远镜尽管分辨率更高,也能做许多FAST现在无法完结的观测内容,但由于每个阵列单元都要有独立的接纳设备和传送、处理信号设备,因而本钱将会指数级增加。FAST造价只要12亿人民币,而由66个望远镜单元组成的ALMA射电望远镜的造价为10亿英镑,折合成人民币约92亿元。  “FAST现已将灵敏度发挥到了极致,但由于口径的约束,观测系外行星时的分辨率还达不到抱负要求。咱们期望可以建造FAST扩展阵,将空间分辨率进步10—100倍。”李菂泄漏,现在方案选用5米口径的天线和简易接纳单元,在现有的“球面”周围铺设成密布网,将本来300米有用基线扩展至几十公里。为了节约本钱,扩展阵的每个单元不设置数字信号处理设备,而是使用光纤将接纳到的电信号直接传输到在FAST的总处理器上。如此一来,“天眼”关于缺点源的呼应功能将会大幅进步,“视力”进一步进步。  翻开新窗: 或改动对地外生命现有认知  FAST一旦接纳到第一颗系外行星的射电信号,将意味着翻开系外宜居行星探究的新窗口。  “当这种勘探大范围打开后,很有可能会得到一个定论,即标明太阳系之外行星磁场是普遍存在的。”李菂以为,尽管磁场并非地外生命存在的仅有条件,但作为维护生命的重要要素,未来益发多样、具体的行星磁场的勘探将会改动人们对地外生命的现有认知,乃至将为查找才智生命和地外文明供给助力。  以现在观测到的数据,银河系之内、太阳系之外存在生命的条件是普遍存在的。“假如近期彻底找不到地外生命的影子,反而是不行思议的。”李菂告知,地球上各种极点条件下皆存在着生命,人们在地外也勘探到构成生命的C、H、O等必要元素和许多杂乱分子。银河系诞生了100多亿年。恒星、行星、磁场、水以及满足的时刻,这些生命演化的必要要素完备,为何不会存在地外生命?  很快,FAST将会迈出这一步,扩展阵也将在3—4年内建成,助力查找系外行星的射电信号。  除此之外,FAST将在2019年9月完毕长达3年的测验期,正式投入使用。超越10个国家和地区的天文学家的科学团队正在从事FAST相关研讨。李菂泄漏,以我国科学院国家天文台为首的科研团队现已拟定了两个体系化的巡天方案:FAST多科学方针一起巡天方案(CRAFTS)和银道面及仙女座星系巡天方案(GAS)。现在这两个方案现已确立了相关形式,进行了许多的技能测验,预期今年年底前正式打开,将成为FAST体系科学产出的主要依据,预期发现上千颗脉冲星、几十万个新的气体星系、超越100亿个像素点的新一代原子氢气天图。  “FAST多个观测项目,特别是两个体系巡天方案,将力求在脉冲星黑洞体系、引力波源、根本物理常数、星系演化、生命的太空来源等方向催生重大打破。”李菂说。(实习于紫月)

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