寻找新脉冲星 为人类知识贡献“中国发现”

　　2021年5月，国际期刊《天文和天体物理学研究》封面论文刊登了中国科学院国家天文台研究员韩金林团队的成果：他们对银河用“中国天眼”FAST开展了一项非常灵敏的脉冲星探寻任务（GPPS巡天），在一年左右的时间内就发现了银河系银道面内的201颗脉冲星。自2017年10月10日发现第一例脉冲星以来，截至目前，被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星。

　　韩金林介绍，他们团队到目前为止还只是搜寻了银河系银道面内的一小部分脉冲星，需要再用大概十年的时间，陆续将所有的脉冲星都搜寻到之后，挑选出特别好的再进行精确研究，以期取得重大科学突破。“这就像是女娲补天似的，一小块一小块做，等所有的天区都做完了，银河就看穿了。”

　　广州日报全媒体记者 张丹

　　脉冲星半径仅10公里 其脉冲比钟表还精密

　　“你知道宇宙中最小的天体是什么吗？”韩金林向记者卖了个关子，然后说：“天上的星星一般说的都是恒星，恒星死亡爆炸后，一部分就成了脉冲星。”他介绍，脉冲星甚至比一般的行星还要小得多，地球的半径是6371多公里，而脉冲星半径只有10公里。

　　在韩金林的科研探索中，宇宙的“奇妙”始终让他兴奋不已。“我们的地球，真的像是宇宙中的一粒微尘。”韩金林说，在宇宙中有很多星系，银河系仅仅是其中一个星系，像太阳那样的恒星在银河系中就有上千亿个。而我们看到各种天体发出的光，从无线电波一直到红外线、光学甚至紫外线、X光，γ射线等，每个天体都发射不同的波段，所以，研究宇宙天体也有不同的渠道。

　　以脉冲星为例，它发射的脉冲是非常精密的，“比我们的钟表还精密。”韩金林说，一个半径只有10公里但是重量比太阳还要重1.4倍的天体，就在宇宙中没有人打扰地转动，“旁边都是空的，它转起来稳得很呢。”他说，因此观测人员就能测到它发射的脉冲，可以看成宇宙中精准的时钟。“如果两颗脉冲星相互绕转，它们之间就算每天缩短了1厘米，都能通过测量脉冲得出来。”

　　寻找新脉冲星 为人类知识贡献“中国发现”

　　“脉冲星很奇怪，它发射脉冲，但是我们搞不清楚它是怎么发射出来的。”韩金林说，“所以，我们就要研究脉冲星怎么发出脉冲”。

　　他介绍，在银河系中有的恒星“死亡”时会爆炸，有的炸得很厉害全部“灰飞烟灭”了；而有的爆炸之后却“咕噜”一下收进去变成了黑洞；还有的恒星炸完了之后会在旁边留下一个核，这就形成了脉冲星。

　　韩金林说，他和团队希望把中国天眼能够看到的区域内的脉冲星全部找出来，这样就能够大概知道在银河系里的不同区域，脉冲星的诞生率是多少，为不同区域恒星的形成、恒星的演化和恒星的“死亡”（即脉冲星的诞生）等问题找到更好的答案。

　　韩金林表示，如今中国也可以为人类认知宇宙做出更大的贡献。“比如，现在人类发现最快的脉冲星一秒钟能够转730多圈，每1.4毫秒就能够转一圈。那能否突破这个极限？如果我们发现了，就能突破现有认知的极限。”

　　他介绍，他们新发现的一批脉冲星发的光明显比别人发现的暗一个量级，“就是说国外的‘眼睛’只能看到亮的天体；而中国的‘天眼’灵敏度特别高，比较暗弱的星星也能看得到。”

　　三四十台计算机同时收集“补天”数据

　　在中科院国家天文台的一楼大厅内，“中国天眼”FAST的模型赫然放在最显眼的位置。韩金林站在FAST模型前有些动情地说：“我们用这个望远镜，可真是赶超了世界。”

　　他介绍，在过去只有国外有这种望远镜，中国的科研人员要研究一个什么星星都要写申请，之后按国际惯例由天文台再请一组专家去评估。“如果他们觉得用这个望远镜做的观测确实很有意义，最后我们才会得到如‘给一个小时观测’‘给三个小时观测’的望远镜使用时间。但是现在不一样了，我们有了这么个‘大家伙’”，韩金林颇为感慨地说，“当你蹭别人望远镜的时候，你要做大规模的‘补天’工程是不行的，因为人家没有那么长的时间给你。但我们现在有了FAST望远镜了，一分钟收到的光的量，可以顶澳大利亚的望远镜八个小时的量。”韩金林笑着说。

　　“其实并不是我们用望远镜收集了数据，就能够找到脉冲星了。”韩金林介绍，收集到数据之后还要进行数据处理。

　　“你知道我现在收集到的数据是多少吗？6PB了（1PB=1024TB）。现在我们的‘补天’工程仅完成了大概7%，数据量真的巨大。”韩金林告诉记者，处理这些数据要用很多128核、内存几个T的计算机去算。“这样128核的计算机计算一个小时称之为128个机时，此外我们还用一批80核的计算机，加起来一共需30到40台，要一刻不停地计算，一般都要算两到三遍。如今计算的软件也在不断迭代，性能也在不断提高。这些都是很苦的工作，没有办法回避，我就带上学生一起好好做。”

　　充分利用FAST “再用十年把银河看穿”

　　“工具用得好，叫庖丁解牛，刀可以用很久都不钝。”韩金林说，对工具的使用，对工具的理解以及对天体的理解，要做到“三合一”，才能够把“补天”工程做得很好。

　　“我们的工具就是FAST望远镜，我们的天体就是脉冲星。”他说，如何能够设计一个项目使得望远镜能发现最多的脉冲星，同时把参数测出来，使科学效益最大化，这是个技术活。

　　他介绍，“中国天眼”FAST最突出的一个特点很多人都知道，就是大。“光大是不够的。”他解释，“FAST望远镜是可以跟踪、聚焦的，由于地球的自转，天上的星星也是东升西落的，天似穹庐，当星星动的时候，地上的FAST可以做到跟踪5分钟，就可以看清楚很多了，这就是为什么我们‘补天’工程中看星星的深度能比别人深一个量级。”而这就是FAST另一个特点——精密跟踪，或者叫精确控制。

　　“FAST的信号接收器可以接收到19个波束，同时能够接收19个点，我要把19个点的波束都收集起来。”韩金林说，由于可以精确控制，只要稍微动一点点，就能够接收到旁边19个点的波束，这样的调整只需要动几秒钟。

　　“你看到这个小黄点了吗？这是76个波束点，我要收集18000个小黄点，才能真正把银河看穿。”韩金林说，他现在还只是收集了一小部分，后续将所有的点都收集完之后，将挑选出特别好的再进行精确的研究。按照目前的速度，大概还要再用十年的时间才能够完成这个巨大的“补天”工程。“这就像是女娲补天似的，一小块一小块的做，等所有的都‘补’完了，银河就看穿了。”

　　“厨房里还有菜”：脉冲星发表前还不算“发现”

　　“中国天眼”目前发现了多少颗脉冲星？韩金林挠了挠头，这反而成为他“最不好回答”的一个问题。他解释，在科学界普遍的规则是，当发现了一颗脉冲星，只有将其发表之后才是真正地“发现”，如果在没有发表之前公布了自己发现的脉冲星，原则上并不能称为“发现”。

　　“我们的‘困难’是发现了那么多脉冲星，但还没来得及仔细测量和发表。”他说，如果在发表之前就告诉媒体自己发现的数量，就违反了科学规范。

　　韩金林领着记者来到旁边与FAST天眼联网的一台电脑旁，聚精会神地查看起了数据，“我现在就给你看看，我们家里的‘厨房’还有多少‘菜’。”看着看着，他声音又提了起来，“像这颗是我们刚刚发现的。”说着，他开始整理起了相关数据，过了一会他高兴地笑了起来：“又发现了一颗。你看这颗刚发现的脉冲星，因为还没有‘发表’，也就不算真正地‘发现’。”