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下一代超级望远镜的中国机会,和搜寻脉冲星等

5月29日,中国科学院院士、中科院国家天文台研究员武向平说,中国组建的SKA科学团队已确立“再现宇宙黎明”和搜寻脉冲星等科学目标,以及检验暗物质和暗能量特性等若干重要突破方向。中新社记者孙自法摄

在众多方案中,由全球十多个国家的科学技术人员共同参与和协作建造、共同运行和管理的SKA被寄予厚望。

经广泛征询、充分论证和顶层设计,中国SKA科学团队已确立清晰的科学目标和发展路线图,即在SKA实施阶段,确保两个优先科学领域和若干重要突破方向,实现中国SKA的科学收益和利益最大化。

(原载于《中国科学报》2018-05-31第3版学术)

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当然,作为国际天文学界史无前例的革命性大科学装置,该项目在设计、建设、技术、科学、运行和管理方面都存在着风险和挑战。但这一汇集了人类在天文学、无线电、信息、通信、计算机、机械制造等领域最新科技成果的宏伟计划,在很大概率上也将主导未来50年射电天文学的发展命脉。

武向平指出,优先科学领域之一,是中国SKA科学团队将继承十年从事低频射电探索“宇宙第一缕曙光”的经验,利用SKA1低频阵的五个定点观测天区数据,直接抓捕宇宙第一代天体诞生和再电离的身影,再现宇宙的黎明。同时,中国SKA团队也参加大天区的低频巡天,从统计上揭示宇宙再电离时期的宇宙整体结构特性。

中国为何需要SKA

据了解,中国SKA科学团队由11个科学研究课题和150多位天文学家构成,将由中科院牵头,联合高校和各研究院所在多年建设、运行和参与中外天文射电装置的基础上,广泛深入开展实质性的国际合作。

武向平说:“SKA是人类有史以来建造的最庞大的天文设备,也是超越国界的全球大科学装置,将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。”

中国科学院院士、中科院国家天文台研究员武向平29日说,作为SKA(全球下一代超级射电天文望远镜:平方公里阵列射电望远镜)大家庭的一员,中国组建的SKA科学团队已确立“再现宇宙黎明”和搜寻脉冲星等科学目标,以及检验暗物质和暗能量特性等若干重要突破方向。

此外,中国的科学团队还计划建设区域数据中心,并使之逐步过渡到SKA亚太科学和数据中心以及未来的国际SKA科学和数据中心。“这样中国科学家不出国门,就能便捷使用数据产出科学成果,也将吸引国际伙伴来中国进行科学研究和交流。”武向平说。

中科院第十九次院士大会当天在北京举行首场全体院士学术报告会,武向平院士以“射电天文望远镜:FAST与SKA”(FAST为国家天文台500米口径球面射电望远镜)为题作报告时作上述表示。

SKA为何需要中国

中国SKA科学团队的若干重要突破方向,包括将充分利用SKA极高灵敏度和大面积巡天优势,检验暗物质和暗能量的特性;将利用SKA快速巡天和极高时间分辨率的优势,揭示宇宙极端天体的秘密;将绘制从星云到宇宙大尺度的磁场结构,追溯宇宙各层次的磁场起源。

譬如,中国的制造业将为SKA奠定坚实的工业基础。武向平觉得,只有中国的工业能够支撑和保障SKA未来近3000面反射面天线制造和安装的质量和速度,中国新型的信息、通信和计算机工业也将全方位参与项目建设和运行,再次展现“中国制造”的魅力。

他介绍说,SKA是人类迄今为止计划建造的最宏伟的天文观测设备,汇集了人类在天文学、无线电、信息、通讯、计算机、机械制造等诸多领域的最新科技成果,将对自然科学和人类文明作出划时代的重要贡献。SKA将由包括中国在内的十多个国家共同建造、联合运行和管理,SKA不仅能给中国在基础科学前沿领域带来丰厚和突破性的回报,也是中国科技长远发展的全球布局。

正如武向平所说:“参与SKA将是中国天文学发展的里程碑,也是中国科技发展长远的全球布局。经过充分准备的中国团队应当肩负起这个时代重任,在探索神秘的宇宙中创造奇迹。”

优先科学领域之二,是中国SKA科学团队将积极参与脉冲星的搜寻,并致力于发现毫秒脉冲星、脉冲星-脉冲星系统、脉冲星-黑洞系统等具有特别重要科学价值的事例,以用于检验引力理论。中国SKA团队还将长期参加并逐步主导脉冲星阵列的测时工作,期望为发现超大质量黑洞及其并合过程引力波辐射作主要贡献。

换言之,中国参与SKA的最大动力和终极目标,无疑是获得丰硕的科学回报。

作为国际大科学工程“平方公里阵列射电望远镜”的中国首席科学家,武向平认为,这个超级大机器带给中国的机遇不容错过。

作为中国迄今为止参与的第二大国际合作大科学工程,中国经过广泛征询、充分论证和顶层设计,确立了参与SKA的科学目标。

2016年9月,有着中国“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜落成,不仅成就了中国射电天文设备未来10年的国际霸主地位,也为中国射电天文学家创造了探索宇宙奥秘、取得原创性发现的绝佳机遇。目前,FAST先后发现了50多颗脉冲星候选者,取得了中国在该领域“零”的突破,具有重要的里程碑意义。

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