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中国天眼系统将建扩展阵 迈出探索地外生命步伐

2019-09-03 点击:695
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据“科技日报”8月1日报道,“中国之眼”将采取探索外星生命的步伐。

件磁场。

作为世界上最大的单口径射电望远镜,500米球面射电望远镜(FAST)将锁定太阳系外的空间,找到一颗与地球具有相同磁场的行星,距离地球约100光年,帮助寻找外星生命。最近,中国和法国的天文学家在《天文学及天体物理》杂志上发表了这一观测计划。

从零到一:寻找第一个磁性“磁性行星”

磁场对生命至关重要。

“地球的磁场牢牢抓住地球表面的大气层,避免它被太阳风吹走,并隔离大部分强大的宇宙射线,这可以保护生命免受辐射。”李伟,中国科学院国家天文台研究员,FAST首席科学家,在接受“科技日报”记者采访时说。

太阳风是从太阳上层大气发出的超音速等离子体带电粒子流。当这种等离子体流到达地球附近时,大部分流体将受到地球磁场的干扰,绕过地球并继续前进到太阳系的周边。地球的其余部分与地球的磁场线一起进入极地并与空气相撞,形成一个色彩缤纷的极光,而不是直接照亮动物和植物。

那么地球的磁场是如何形成的呢?

“地球内部的高温导致物质融化。大量的离子化物质,特别是液态铁金属,随着地球的旋转长时间运动,使地球形成一个强度相对稳定的磁场以及南北磁极。“李伟告诉记者。目前,地球磁场的细节也是学术研究的热点之一,如频繁的磁场反转和磁极加速。

在太阳系的八个行星中,除地球外,还有五个行星尺度的磁场,水星,木星,土星,天王星和海王星,它们与地球形成相同的磁场。对于太阳系外的空间,学者们并没有真正探测到具有磁场的行星,但是天文学家已经发现了一些带有磁场的褐矮星。褐矮星也被称为“失败的太阳”,因为它们与行星相比太大,而最轻的褐矮星也是木星大小的十几倍;它们与在核中经历氢聚变的恒星有关。说的很小。在2018年,研究人员在行星和褐矮星之间发现了一个质量天体(SIMP),它比木星强约200倍。

“这让我们有理由相信太阳系外会有许多带有磁场的行星。快速的做法是突破这个零点。”李伟说。

改善“视觉”:将阵列的分辨率提高100倍

在星际的巨大规模中,磁场的检测始终是一个难题。

对于太阳系中的行星结构,物理现象甚至磁场,我们可以通过发射探测器直接探测到它们。但是系外行星对于太空探测来说是遥不可及的。只能通过地球上或附近的太空望远镜等设备接收信号,以测量恒星的位置和速度是否发生变化,并推测周围是否有行星;后来发展出用于观察的“掩星”或引力透镜现象,而上述常规检测方法与行星内部的磁场没有高度相关性。

在过去的20年里,一些天文学家已经开始锁定无线电信号,以便观测地球的磁场。为什么在无线电波段选择它?

“如果行星有一个磁场,那么在主星风的作用下,就会产生电磁辐射。特别是在频率范围很宽的射频频段。”李伟说。此外,对于地面射电望远镜,大气是“透明的”,即宇宙中的无线电信号具有低能量,长波长,并且在通过大气时不易散射,并且可以保留地面相对完整的信息。望远镜。木星所代表的大行星辐射发生在无线电频段,这也激发人们在寻找具有相同磁场的其他行星时专注于无线电信号。

“FAST的最大优点是接收无线电信号的总面积很大,而且灵敏度很高。”李伟认为,FAST单位接收区的成本效益也很高。虽然世界上有更全面的射电望远镜,例如一些阵列望远镜,例如八个望远镜,观察第一张黑洞照片的“事件视觉望远镜”,这些望远镜可以做更高的分辨率。许多观察结果表明FAST目前无法完成,但由于每个阵列单元都有独立的接收设备以及传输和处理信令设备,因此成本将呈指数增长。 FAST成本仅为12亿元人民币,由66个望远镜单元组成的ALMA射电望远镜的成本为10亿英镑,相当于约92亿元人民币。

“FAST已经将灵敏度带到了极致,但由于口径的限制,外行星的分辨率并不理想。我们希望建立一个FAST扩展阵列,并将空间分辨率提高10-100倍。“他说计划使用一个5米直径的天线和一个简单的接收单元在现有的”球形“周围铺设一个密集的网络表面“将原来的300米有效基线扩展到几十公里。为了节省成本,扩展阵列的每个单元没有设置数字信号处理设备,但是通过使用光纤将接收的电信号直接发送到FAST的总处理器。结果,“眼睛之眼”对弱点源的响应性能将大大提高,“视觉”将得到进一步改善。

打开一个新窗口:或改变现有的外星生命观念

一旦FAST收到第一颗系外行星的无线电信号,它将为探索宜居的行星打开一扇新的窗口。

件,但它可以作为生命保护。一个重要的因素是,未来更加多样化和详细的行星磁场探测将改变人们对外星生命的现有认识,甚至有助于寻找智能生命和外星文明。

件无处不在。 件下的生命。人们还发现了C,H,它构成了地球外的生命。 O和其他必需元素和大量复杂分子。银河系诞生于100多亿年前。恒星,行星,磁场,水和足够的时间,这些生命进化的必要元素都没事,为什么没有外星生命呢?

很快,FAST将迈出这一步,扩建阵列将在3 - 4年内建成,以帮助搜索来自系外行星的无线电信号。

此外,FAST将在2019年9月结束的三年试验期间正式投入使用.10多个国家和地区的天文学家科学团队正在进行FAST相关研究。李伟透露,由中国科学院国家天文台领导的研究小组制定了两个系统的调查计划:快速多科学目标同时天空调查(CRAFTS)和银座和仙女座星系调查(GAS)。目前,这两个计划已建立相关模型并进行了大量的技术测试。预计将在今年年底前正式启动,这将成为FAST系统科学输出的主要依据。预计会发现成千上万的脉冲星和成千上万的脉冲星。新一代气体星系原子氢图,超过100亿像素。

“FAST的多个观测项目,特别是两次系统调查,将努力在脉冲星黑洞系统,引力波源,基本物理常数,星系演化以及太空生命起源方向上取得重大突破。”李伟说。

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