人類目前對於宇宙深空的觀測主要依靠望遠鏡
比如前些時間發射的詹姆斯.韋伯太空望遠鏡,以及早已升空的哈勃望遠鏡,但這些採用大鏡片的天文學設施,接收到的大部分都是可見光波段範圍內的影象,無法穿透星際塵埃等遮擋物,在可見光波段之外的射線它們是觀測不到的。
這時就要依靠大型的射電望遠鏡了,它不受星系和星際塵埃雲的阻擋,主要接收的是無線電波,可以捕捉到許多肉眼看不到的光。
目前世界上最大的單體射電望遠鏡是中國的FAST天眼,位於中國貴州省黔南布依族苗族自治州境內,它的球面口徑達500米,靈敏度要比世界第二大望遠鏡高出2.5倍以上。自2020年1月11日正式執行以來,為科學家探索宇宙做出了許多貢獻。
但它具體有哪些成果呢?
近日,科學家利用FAST在中性氫譜線測量星際磁場取得了重大進展,並以此登上了英國《NATURE》雜誌封面。
而《NATURE》是世界上歷史最悠久、最有名望的科學雜誌之一,此次成果由中國科學院國家天文臺研究員李菂領導的國際合作團隊完成,採用了團隊原創的中性氫窄線自吸收方法,實現了塞曼效應的探測,成功測得了強度為 3.8±0.3 微高斯的高置信度星際磁場,將有助於解決恆星形成時的磁通量問題。
從物理演化的角度來看,恆星誕生在星際空間的稠密星雲中,最初它們其實只是一群隨意運動的高溫等離子體。
當高溫等離子體逐漸冷卻並且速度慢下來時,自身的引力就可以吸收其他物質來跟自己融合成一團冷分子云,冷分子云在引力下會不斷吸引周圍物質加入自己,當它的密度超過臨界值時,分子云就會向內坍縮,擠壓自身,導致內部溫度升高。
同時分子大部分都會自由落體在分子云的中心位置,使中心密度越來越大,溫度越來越高。在自身重力影響下,分子云不斷坍縮並使內部升溫,當溫度達到足夠引起核聚變時,一顆恆星就誕生了。
但從恆星演化的角度來看,分子云不僅會受自身重力影響,也會受磁場影響,恆星磁場標準模型認為,磁場帶來的阻力會阻止分子云向內坍縮,並且分子云密度越大,磁通量也隨之增加,磁場的阻力也會越來越大。
最終導致分子云無法擠壓內部進行升溫加熱,分子云自身的引力坍塌將和磁場開始對抗拉扯,整個過程將持續上千萬年,直到最後引力戰勝磁力時,恆星才能誕生,否者就永遠是一團分子云。
此次FAST之所以能登上《NATURE》,就是因為我國科學家李菂帶領的團隊,用FAST獲得了四百光年之外L1544分子云的磁場強度,而且獲得的資料表明之前的理論存在錯誤,科學界原本以為分子云越靠內磁力越強,但FAST的觀測表明磁力並沒有隨著分子云密度增大而增大,也就是說恆星演化期間,並沒有磁力的位置。
將磁力從早期恆星演化階段剔除後,一團分子云在引力作用下形成恆星胚胎的速度,要比之前預計的快10倍左右,這也是我們宇宙中存在這麼多恆星的直接原因,並且此時此刻還有新的恆星在源源不斷的誕生。
除了填補恆星演化模型上的空白,在FAST此前還因為發現了許多新的脈衝星而被科學界所熟知,作為目前地球上口徑最大的球面射電望遠鏡,FAST還有著尋找外星文明的使命,在超高靈敏度的優勢下,如果宇宙中存在智慧文明訊號,那麼我國的FAST天眼就是最有可能發現它們的裝置。
在可以預見的未來,隨著我國空間站光學實驗艙的成功升空和共軌飛行,近地軌道的光學望遠鏡將與的地面的FAST射電望遠鏡強強聯合,成為我國科學家探索宇宙的利器,有關快速射電暴和脈衝星的秘密,也將被一個個解開。
總體來看
雖然射電望遠鏡不能直接成像,讓人類領略到宇宙之美,但在星系塵埃廣泛存在的情況下,普通的光學望遠鏡是絕無可能看遍整個宇宙的,所以射電望遠鏡在未來的地位只會越來越重要,我國的FAST前途不可限量。