层峦叠嶂,翠林如海。在我国贵州的大山之间,有一座恢弘大气的球面射电望远镜静静伫立。它带着人类对宇宙的好奇和期待,仰望星空,探寻光年之外的射电信号。
它就是FAST,更多时候我们习惯叫它“中国天眼”。作为当今世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,FAST的直径达到了500米,相当于30个足球场那么大。这使得它能够在无线电波段搜索来自百亿光年之外的微弱信号。
5月15日下午,由杭州市科协推出的“科学榜YOUNG”青年talk show迎来了之江实验室研究员冯毅,他主要的研究领域——快速射电暴,也来自于FAST捕获的数据。市科协党组书记、主席孙雍容、市科协党组成员、副主席王菊红及相关部门负责人出席活动。孙主席为冯毅颁发纪念奖牌。
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嘉宾简介
冯毅,1990年出生,天文学家,先后就读于清华大学、中国科学院大学,担任之江实验室研究员,主要从事快速射电暴、引力波、天文计算等方面的研究。已发表/接收天文学顶级期刊论文50余篇,包括Science正刊2篇(均为一作)、Nature正刊4篇(其中1篇为一作)、Science Bulletin封面论文1篇(1作)、Nature子刊1篇、Science子刊1篇。在之江实验室领导打造快速射电暴数据分析及可视化平台,依托平台,首次提出了能够解释重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制,成果发表于Science(唯一第一作者),入选了2022年“中国十大科技进展新闻”和科技部 2022年“中国科学十大进展”;首次揭示世界首例持续活跃快速射电暴周边磁场反转,该成果于2023年5月发表在Science(共同第一作者);精细刻画快速射电暴偏振特征研究成果于2022年12月作为封面文章发表在综合性领军期刊Science Bulletin上;领导建设世界上最大的快速射电暴数据库。因在快速射电暴领域的重要贡献,冯毅荣获北京市自然科学奖一等奖(第二完成人)、2023年度达摩院青橙奖、2022年度中国科学院杰出科技成就奖等荣誉,入选2023年度《麻省理工科技评论》 “35岁以下科技创新35人”亚太区入选者、“最美杭州人——十大杰出青年”、 “最美之江人”、“2022年度科技新锐”等。
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天文领域的“网红”
它的发现获得了邵逸夫天文学奖
什么是快速射电暴?
活动一开始,冯毅就给大家科普了这个并不常见的天文名词。
“顾名思义,‘快速’指的是它的持续时间非常非常短,大概只有千分之一秒,比人眨眼还要快200倍;‘射电’指的是它目前只在射电波段被观测到,这正是我们FAST所擅长的领域;‘暴’就是爆发,它的能量非常高,每次释放的能量可能比太阳一年释放的能量还要高,大概可以让人类使用一万亿年。”
人眨一下眼的时间约为300毫秒,而快速射电暴的持续时间只有几毫秒,这也注定了其极难被“捕捉”。
2007年,快速射电暴(FRB)首次被人类探测到,之后迅速成为全球天文科学家关注的焦点,可以说是天文领域的“网红”。它的发现还让美国和澳大利亚的三位科学家荣获2023年邵逸夫天文学奖,“许多曾获得邵逸夫奖的科学家,后来也获得了诺贝尔奖,这也说明快速射电暴领域的研究是很有希望冲击诺贝尔物理学奖的。”冯毅告诉大家。
为什么研究快速射电暴让科学家们如此着迷?
这种宇宙中才会产生的极端爆炸,研究它的产生机制可能会对物理学和天文学产生革命性的影响。用冯毅的话说,“这是宇宙在帮人类创造天然的实验场所。”
来自宇宙深处的浪漫
起源至今成谜
然而,快速射电暴的起源和演化,至今仍然是一道难解之谜。在天文学领域,有大概50个关于快速射电暴起源的理论——这个数字曾一度大于人类观测到的快速射电暴的数量。
就拿人类较早观测到的FRB 121102来说,对于它的来源,科学家们提出了许多不同的猜测。它或许来自超新星爆 发,或许来自互相作用的双星。甚至还有科学家猜测它是外星文明使用超强的脉冲辐射而来的。
直到2017年,FRB 121102才被定位下来。这之后,科学家们观测到它宿主星系的红移。基于这次发现,确定了快速射电暴来自宇宙深处。
这是快速射电暴的理解机制上的里程碑事件,这个快速射电暴源的定位被美国天文学会认为是自LIGO引力波探测之后天文学最重大的发现。
关于快速射电暴的研究还在继续……
2019年,中国天眼FAST发现了世界首例持续活跃重复暴FRB20190520B。“快速射电暴的命名一般是以它首次在人类的观测设备中出现的时间”,这个在520这样浪漫的日子被捕捉到的快速射电暴,就像一个宇宙送给天文学家的礼物。
冯毅戏称FRB20190520B为快速射电暴里的“卷王”,因为一般射电暴爆发之后都会有一段休息期,而FRB20190520B自其现身以来,对它的每次监测都有一个或多个望远镜探测到其爆发,也就是说它是一个“持续活跃的快速射电暴”。
非重复暴只发生一次,重复暴会发生很多次,人类可以反反复复观测到它的新的爆发,相对容易去跟踪和研究它“是什么”。重复暴的出现,让快速射电暴的研究不再是大海捞针,天文学家可以对特定目标持续检测,以捕获更多爆发数据。
宇宙中存在地外文明吗
《三体》红岸基地或将成为现实
“如果我们把宇宙比做海洋,那FAST就像深海钓竿,可以观测到很多来自遥远宇宙的暗弱信息。”冯毅这样向大家比喻。
活动的尾声,冯毅也引用了他很喜欢的科幻作品《三体》里的一句话,“整个宇宙将为你而闪烁”,虽然这句话讲的是宇宙微波背景辐射,但同样适用于快速射电暴。
除了快速射电暴,FAST还能捕捉到很多来自宇宙的讯息,冯毅给大家播放了一段仿照《洛神赋》拍摄的影像,画面中,磁场波纹荡漾、宛如河流,分子云点缀在其中,酝酿着新星的诞生。就像“三体”文明的讯息袭来时,叶文洁不由感慨“宇宙不荒凉,宇宙不空旷,宇宙充满生机!”科学家们始终相信,宇宙中的剧烈变化,最终都会产生微弱的回响。
在《三体》中有一个为了寻找地外高智慧文明而建设的红岸基地,冯毅透露,“现在《三体》IP红岸基地也在构建当中了,还在选址阶段,我希望能落地在杭州。”
“FAST有五个科学目标,其中一个就是搜寻地外文明”,面对大家的好奇,冯毅表达了自己的观点,“我相信宇宙中存在地外生命。”
“两暗一黑三起源。”这是天体物理领域的一句俗话,用来形容天文望远镜的科学使命。“两暗”是指暗物质和暗能量,“一黑”是黑洞,“三起源”则是天体、宇宙和生命的起源。
浩渺寰宇,繁星闪烁,这里面每时每刻都在发生奇妙的变化,也将产生无数新的科研成果。而中国天眼的出现,预示着中国天文已经从追赶走向了超越,未来,还会有哪些新的发现?在冯毅看来,这是可以充满期待的,“我们通过FAST的数据进行的研究,未来可能会改变人类的宇宙观”。
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本次活动由杭州市科协主办,杭州市科技工作者服务中心承办,杭州青年科技工作者协会协办。在杭高校大学生和青年科技工作者代表近60人参加活动,在线观看人数超21万人次。
青年代表希望,青年创造明天,科技的未来在青年。“科学榜YOUNG”青年talk show,旨在弘扬科学精神、激发创新意识,带大家走近年轻的科技工作者们,听他们解读科研成果、讲述科学故事,诠释矢志投身科学探索事业、为祖国强大默默贡献青春力量、克难攻坚、勇攀科技高峰的爱国精神,营造“尊重知识、尊重人才、尊重创造”的良好风尚。
我们期待更多青年科技力量汇聚在一起,为青年科研工作者们提供更多助力,激励青年科学家用青春砥砺报国之志、勇攀科技高峰,让科技报国的传统薪火相传,让科学家精神弦歌不缀!