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一口不炒菜的巨锅:FAST如何听宇宙

贵州平塘的山坳里,有一口直径500米的“锅”,它不炒菜,也不煮饭。它每天做的事,是把耳朵贴到群山之间,听宇宙里极其微弱的无线电波。FAST 就蹲在这里。你可能会问:一口锅,凭什么听宇宙?

这口锅听的是无线电

FAST(500米口径球面射电望远镜)不是光学望远镜,它接收的是无线电波。射电望远镜(专门接收无线电波的天文设备)像你家的卫星电视天线:把微弱信号聚到一个点上,再送给接收机。FAST 的“锅面”由4450块反射面板拼成,总面积约25万平方米,约等于35个标准足球场。口径500米,比400米跑道绕一圈还多出100米。

它工作的频段约70兆赫兹到3吉赫兹(兆赫兹、吉赫兹是无线电频率单位),大致覆盖调频广播的低端到微波炉的工作频段。反射面下方有索网,像一张能调弧度的吊床;馈源舱(把汇聚的无线电波送到接收机的装置)被六根钢索拖动,在500米跨度上定位误差可控制在毫米级。换个说法:在相当于5个足球场并排的范围里移动一只“耳朵”,误差不超过几毫米。

为什么偏偏在山坳

山坳是天然洼地,能少挖土方,也能挡住部分地面无线电干扰。周围的山体像一圈隔音墙,把手机基站、广播和雷达的“杂音”挡在外面。FAST 选址经过长期电波环境监测,不是随便找口山沟。它要听的目标太弱,弱到像在嘈杂体育场里分辨一根针落地。把台址放进洼地,是工程和环境的折中。

它听到了什么

最常被提起的是脉冲星(快速旋转的中子星,像宇宙灯塔,定期扫过地球)。截至2024年底,公开报道称中国天眼已发现超过1000颗脉冲星,这是观测证实的结果。它们能帮科学家检验引力理论、构建宇宙尺度的时间基准。中国天眼还观测中性氢(宇宙中最常见的原子,会发出特定无线电波),用来描绘银河系和邻近星系的气体分布。理论预言,宇宙早期中性氢信号可能藏在低频无线电里;目前这类探测仍在推进,不能算已确认。

更神秘的是快速射电暴(持续时间仅几毫秒的强烈无线电爆发)。它们来自遥远星系,但究竟由什么天体或过程产生,目前尚无定论。有假说认为是磁星(拥有极强磁场的中子星)爆发,也有模型指向其他致密天体。中国天眼捕捉到不少爆发样本,为筛选假说提供数据,但还不能给出最终答案。

数据不是答案

望远镜把信号收进来,只是第一步。海量数据要经过射频干扰剔除、脉冲搜索、人工复核,才能变成发现。你可以把它想成在雨声里找一段摩尔斯电码:先去掉雨声,再找节奏。中国天眼面向国内外天文学家开放共享,观测申请要经过评审。设备越灵敏,越需要小心分辨:哪些是宇宙来的,哪些是微波炉、手机和卫星留下的。

回到那口锅

那口山坳里的锅,仍然不炒菜。它把整片天空收进一口锅里,慢慢筛。FAST 每天接收的无线电波里,大部分是噪声,少数才是信号。下一次,当一串只持续几毫秒的无线电闪光落进这口锅,我们会知道它来自哪颗星吗?

延伸阅读

  • 《中国天眼:南仁东传》,王宏甲著,记录中国天眼工程与南仁东的故事。
  • 纪录片《中国天眼》,央视科教频道出品,了解台址建设与科学目标。
  • 中国科学院国家天文台官网(nao.cas.cn),查询中国天眼观测进展与科普资料。
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文章名称:一口不炒菜的巨锅:FAST如何听宇宙
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