
這是位于貴州的“中國天眼”——500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)(2018年9月10日無人機拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝
新華社(she)北京7月10日電(記者喻菲)除了(le)搜(sou)索(suo)外星文明的信號,目(mu)前(qian)世界(jie)最(zui)大(da)、最(zui)靈(ling)敏的射電望遠鏡(jing)(FAST)將(jiang)在(zai)距離地球約100光年(nian)的范(fan)圍內(nei)尋找系(xi)外行星,這種行星像地球一(yi)樣擁有(you)磁場。
中法等(deng)國(guo)天文(wen)學(xue)家最近在(zai)《天文(wen)學(xue)及天體物(wu)理》雜志(zhi)上發表了這一觀測計劃(hua)。
中(zhong)國科學(xue)院國家天文臺研究員、FAST首(shou)席科學(xue)家李菂介(jie)紹,和地球相當(dang)的(de)系外行星(xing)被稱為(wei)“超(chao)級地球”。科學(xue)家更關心適合人類生存的(de)系外行星(xing)。宜居行星(xing)除了應當(dang)有水、適宜的(de)溫度(du)和大氣外,還(huan)有一個(ge)必要(yao)條件,那就(jiu)是(shi)擁(yong)有磁場。
“地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)磁場(chang)保(bao)護(hu)生命不(bu)受(shou)宇(yu)宙射線的(de)(de)(de)傷害。前(qian)一段時(shi)間(jian)熱映的(de)(de)(de)科(ke)幻電影《流浪地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)》有一個概(gai)念不(bu)符(fu)合(he)科(ke)學(xue),如果(guo)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)停止自(zi)轉,磁場(chang)就(jiu)會(hui)(hui)消失。沒有磁場(chang)的(de)(de)(de)保(bao)護(hu),地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)大氣(qi)層(ceng)會(hui)(hui)被太陽風吹走(zou),人(ren)和(he)大多(duo)數生物會(hui)(hui)直接(jie)暴露在惡劣的(de)(de)(de)宇(yu)宙環境中,無法(fa)生存。”李菂說。
巴黎天文臺天文學家菲利普·扎爾卡(ka)說,行星是最有利于(yu)孕育生命的搖(yao)籃,目前人(ren)類(lei)已經發現大約4000顆系外行星。
他說,在太(tai)陽系(xi)的八大行星(xing)(xing)(xing)中,有(you)六顆(ke)擁有(you)行星(xing)(xing)(xing)尺(chi)度的磁場,它們是水星(xing)(xing)(xing)、地球、木(mu)星(xing)(xing)(xing)、土星(xing)(xing)(xing)、天王星(xing)(xing)(xing)和海王星(xing)(xing)(xing),同時它們也都是強射電源。對系(xi)外行星(xing)(xing)(xing)開展射電探測(ce)旨在研(yan)究(jiu)系(xi)外行星(xing)(xing)(xing)的物理特征,并與太(tai)陽系(xi)內(nei)的行星(xing)(xing)(xing)進行比較研(yan)究(jiu)。
李(li)菂說,人類發現(xian)的(de)第一顆(ke)系外(wai)(wai)行(xing)星(xing)(xing)就是(shi)(shi)通過(guo)射電天(tian)文(wen)的(de)方法(fa)在一顆(ke)脈沖星(xing)(xing)旁邊找(zhao)到(dao)的(de),但這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)一個非(fei)常(chang)特殊的(de)案例。除此之外(wai)(wai),目前(qian)人類發現(xian)的(de)所有系外(wai)(wai)行(xing)星(xing)(xing)都是(shi)(shi)通過(guo)光(guang)學(xue)方法(fa)或是(shi)(shi)紅外(wai)(wai)直接成像找(zhao)到(dao)的(de)。發現(xian)這(zhe)(zhe)些系外(wai)(wai)行(xing)星(xing)(xing)讓科學(xue)家相(xiang)信,銀河系中(zhong)幾乎(hu)每顆(ke)恒星(xing)(xing)周(zhou)圍都有行(xing)星(xing)(xing),并且存在大量的(de)宜居行(xing)星(xing)(xing)。
他(ta)說(shuo),在太(tai)陽系里,太(tai)陽風中的(de)高能帶電(dian)粒子以及來自某些衛星的(de)電(dian)子與行星磁層(ceng)相互(hu)作(zuo)用,會產(chan)生(sheng)射(she)電(dian)輻射(she)。太(tai)陽系內(nei)有磁場的(de)行星都能產(chan)生(sheng)這種輻射(she),可以通過射(she)電(dian)望遠鏡(jing)測量并研究其磁場。這是(shi)目(mu)前光學和紅外觀測難以實現的(de)研究。
“那么系外行星(xing)有(you)沒有(you)磁場(chang)呢?如果有(you)磁場(chang),在主(zhu)恒星(xing)星(xing)風的作用下,同樣應(ying)該能產生射電輻射。”李菂說。
實際上,射電(dian)天文學家(jia)一直在尋找(zhao)系外行星(xing)的射電(dian)信(xin)號,但(dan)是至今(jin)都還(huan)沒(mei)有(you)探測到。
“由于FAST比之前的(de)射電望(wang)遠鏡更加靈(ling)敏,我們希望(wang)做這方面(mian)的(de)嘗(chang)試。如果(guo)能首(shou)次探測到系外行(xing)星的(de)射電輻射,確認其(qi)有磁場,將是非常重要(yao)的(de)發現。如果(guo)我們能打開這個觀(guan)測窗口,就可(ke)以尋找系外行(xing)星磁場的(de)規律,從另一個方面(mian)研究它們是否宜居。”李菂說。

這是在貴州平塘拍攝的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)(2016年6月27日攝)。新華社記者 劉續 攝
他介紹(shao),目(mu)前,大多數系(xi)(xi)外(wai)行星(xing)都是(shi)(shi)通過(guo)美國開(kai)普(pu)勒太空望遠(yuan)鏡發現的(de),但是(shi)(shi)開(kai)普(pu)勒望遠(yuan)鏡找到的(de)系(xi)(xi)外(wai)行星(xing)距(ju)(ju)離(li)地球相對遙遠(yuan),在500光年(nian)之外(wai)。2018年(nian)美國又發射(she)了新的(de)系(xi)(xi)外(wai)行星(xing)探測器(qi)“苔絲”,它的(de)目(mu)標是(shi)(shi)尋找距(ju)(ju)離(li)地球比較近的(de)系(xi)(xi)外(wai)行星(xing)。
“如果(guo)‘苔絲(si)’找到大(da)量的系(xi)外行星(xing),我們同時去跟(gen)蹤探測,那(nei)么(me)發現有磁場(chang)的系(xi)外行星(xing)概率會提高(gao)。”李菂說(shuo)。
“我們尋找的(de)(de)是距離地球100光(guang)年之(zhi)內的(de)(de)系外行星(xing),這樣的(de)(de)行星(xing)一旦找到便于(yu)科(ke)學家開展細致(zhi)研究,甚至有實現星(xing)際移(yi)民的(de)(de)可(ke)能性。”他說。
架設在(zai)貴州黔南州平(ping)塘縣巨大(da)天坑中的(de)FAST于(yu)2016年9月竣工,過去3年是(shi)它的(de)調試期(qi),今年9月將正(zheng)式投入使用。這個面積(ji)相當于(yu)30個足球場的(de)望(wang)遠鏡,就像(xiang)一只龐大(da)而靈敏的(de)耳(er)朵,將傾聽來自遙遠星塵(chen)最微弱的(de)“呢(ni)喃”,洞察隱藏在(zai)宇(yu)宙(zhou)深處(chu)的(de)秘(mi)密。
李菂說(shuo),FAST在(zai)調試期的表(biao)現令人超乎想象(xiang)的滿(man)意,已經在(zai)脈(mo)沖星(xing)等領域(yu)有眾(zhong)多發(fa)現。
一個(ge)由(you)超(chao)過10個(ge)國家(jia)和地區的(de)(de)(de)天文學家(jia)組成(cheng)的(de)(de)(de)科學團隊(dui)正在為(wei)FAST制(zhi)定雄心勃(bo)(bo)勃(bo)(bo)的(de)(de)(de)觀(guan)測計(ji)劃。他(ta)們(men)提(ti)出的(de)(de)(de)觀(guan)測目標包括引力波、系外(wai)行星、超(chao)高(gao)能宇宙(zhou)射線以及(ji)星際(ji)介質,有望提(ti)高(gao)人類對天文學、天體(ti)物理學和基礎(chu)物理學的(de)(de)(de)認識。
“規劃新的觀測(ce),發(fa)現之前所有(you)望遠鏡(jing)無法企及(ji)的目標,是令天(tian)文學家興奮的工作(zuo)。”李菂說(shuo)。
科學家們相信(xin),FAST將(jiang)有更多超出預(yu)期的發(fa)現。“當如此強大的新望遠鏡開始進行(xing)科學觀測時(shi),往往會(hui)發(fa)現意想不到的信(xin)號。”李(li)菂(di)說(shuo)。
“FAST在未來幾年(nian)內(nei)啟動(dong)的觀測(ce)項目將對(dui)世界(jie)天(tian)文學和天(tian)體(ti)物(wu)理學的許(xu)多領(ling)域(yu)產(chan)生影響。盡管我(wo)們現在還無法預測(ce)它將發現什么,FAST可能會極大地改變我(wo)們對(dui)宇宙的認識。”李菂說。
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