投資6個億建造的全球第一望遠鏡中國天眼?
中國天眼,耗時22年,總共耗資人民幣6.67億。我國天文學家南仁東于1994年提出設想,以我國為主導,10個不同國家參與,2016年9月份完工,而天眼之父卻在落成一年后(2017年9月)與世長辭。
天眼是500米口徑的球面射電望遠鏡,坐落于貴州平塘縣,依天然的喀斯特洼地之勢而建。作為地球上最“明亮”的眼睛,肩負著人類探索宇宙幾項至高的使命,其中包括了搜尋外星生命。天眼不僅僅是中國的驕傲,也是人類的驕傲。
天眼的重要性此前中國的天文學是非常薄弱的,我們從古就說“上知天文”,意味著天文需要“抬頭”觀測,而觀測的遠近、精準度都非常依賴望遠鏡,叫得上名的偉大天文學家都與望遠鏡脫離不了聯系。
實驗派的鼻祖——伽利略,也是望遠鏡的發明者,他對宇宙的直觀了解是當代人無法企及的,因為他看得比別人遠。
近代天文學鼻祖——第谷,當時手工制造水平超一流的他,先制造出了當時最強大的觀測設備,才有了準確詳盡的天文數據與理論。
第谷的徒弟——開普勒,基于第谷詳盡的觀測“筆記”,才有偉大的開普勒三定律。
哈勃在20世紀初,利用最先進,最大的胡克望遠鏡,觀測了大量不同遠近的河外天體退行速度數據,發現了宇宙膨脹,糾正了愛因斯坦,人類第一次從真正意義上了解到宇宙結構,它并非一成不變,而是動態的,膨脹的,并啟發了宇宙大爆發等理論。
天文學看到的不僅僅是天體的運行,還關系到整個宇宙的演化、宇宙物質的演化、天體的演化。因此沒有一流的望遠鏡并不僅僅是天文學薄弱這么簡單。
舉個例子:沒有強大的望遠鏡,黑洞永遠只能停留在理論之中,愛因斯坦的廣義相對論只能是假說。
2019年的黑洞照片動用了全球8臺毫米(亞毫米)波射電望遠鏡。天文學家得到不僅僅是一張照片,而是背后黑洞的相關數據,這是人類對宇宙中最致密、最神秘的天體的第一次直觀的了解。
黑洞光都無法逃離,它突破了很多我們原本認知的物理極限,人類到目前都知之甚少。
說句難聽的,別人好不容易得到了數據會第一時間無償、毫無保留得告訴你嗎?而這些數據代表的不僅僅是天文學,而是宇宙學、物理學。沒有超強的觀測手段,意味著我們得科學發展處處落人一頭。
站在地球村的角度來考慮,中國天眼可以推動人類的科學、科技進步,因此很多國家天文學家都愿意參與進來,出謀劃策。最關鍵的是一開始我也出力了,偶爾要用用,需要點數據也就順理成章了。沒有他們的幫助也就沒有今天的天眼,我們原本就淺薄,因此需要集眾家之所長。
那么如今落成至今5年了,天眼現在如何,它的主要使命是什么,推動了人類哪些進步?我們挑主要的說說。
天眼干了什么?中國天眼有以下幾大主要使命:
簡單來說天眼第一個任務是“臨摹”被暗物質占據的宇宙,從而揭秘暗物質是什么。
暗物質占宇宙物質總量85%,然而卻看不見摸不著。不過,宇宙中存在大量中性氫,當下雨天雨傘轉起來,大量雨滴會被甩出去,如果有些雨滴轉起來依然留在傘中,那么說明有一種無形物質發揮著無形的引力,拽著雨滴不讓它們甩出來。
圖:光學望遠鏡和射電望遠鏡得到的不同結果(藍色為星系周圍的氣體分子)
天眼望遠鏡看得很遠,可以收集河外高速旋轉的星系中沒有被甩出去的中性氫數據,從而“臨摹”出暗物質在宇宙中的分布,也就是第一份具有暗物質分布的宇宙地圖,并基于宇宙演化理論還原出早期宇宙模型。
第二個任務還是“臨摹”,這次是宇宙“地圖”。
宇宙中存在大量脈沖星,它們因為旋轉速度不同,旋轉方向不同,離地球遠近不同,所以我們接收到的脈沖速率不同。天眼非常靈敏,尋找脈沖星的速度超過了全球所有射電望遠鏡的速度之和。不同的脈沖星就像宇宙空間的發出不同頻率脈沖的“燈塔”或者路標。有了更多的燈塔,我就能構建出更詳盡的宇宙“導航圖”。這個意義是非常重大的,想想未來人類在宇宙中航行,用的是中國人制造的導航。
這兩個臨摹任務,天眼一直在進行中,這些都是需要長久積累的任務。實際上,在天眼調試階段,它的靈敏程度以及尋找脈沖星的能力已經遠遠超過天文學家的想象。基于這兩個任務,我們會得到大量數據,而且會發現很多天文規律,中國也會在天文學上進行超越,或許也會出現一些偉大的天文學家。
今年9月份,搜索地外文明的任務也上線了,強大的天眼或許會在未來給人類帶回“地外文明”的信息,我們拭目以待。