USDT交易平台:对话LHAASO首席科学家曹臻:千年之后,金牛座传来什么讯息?

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公元1054年7月4日,我国北宋仁宗至和元年的五月二十六日,约莫天亮时分,开封府东南偏向的天空中泛起了一颗极亮的大星,因其泛起在天关(即金牛座)位置,宋代司天监的天文研究者们称其为“天关客星”。这一天文事宜被多部史书纪录了下来――

据《宋史・天文志・第九》,这颗星于“至和元年五月己丑,出天关东南可数寸,岁余稍没”;《宋会要》纪录:“嘉�v元年三月,司天监言:‘客星没,客去之兆也’。初,至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日”。

这是历史上最早纪录恒星爆炸的文字,也即当今天文学界异常著名的蟹状星云的前身恒星初始爆炸时刻的情景。只管其距离在地球6500光年远的地方,人们在地球上的日间,仍能看到它的灼烁。

距离蟹状星云爆炸后967年,克日,地球再次收到从金牛座传回的“讯息”――

红星新闻记者从中国科学院高能物理研究所获悉,位于四川稻城县的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观察站(LHAASO)”准确丈量了高能天文学尺度烛光的亮度,笼罩3.5个量级的能量局限,为超高能伽马光源测定了新尺度。这个尺度烛光就是由宋朝的司天监发现并纪录的“客星”经千年演化而形成的著名天体――蟹状星云。

同时,这次观察还纪录到能量达1.1拍电子伏(拍=万万亿)的伽马光子,由此确定在约莫仅为太阳系1/10巨细的(约5000倍日地距离)星云焦点区内存在能力超强的电子加速器,加速能量到达了人工加速器发生的电子束的能量(欧洲核子研究中央大型正负电子对撞机LEP)两万倍左右,直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限。此次观察效果是基于LHAASO 1/2 阵地和 3/4 阵地已往14个月观察的功效,已于今日(7月9日)在《科学》(Science)上揭晓,由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际互助组完成。

在功效宣布前夕,中国科学院高能所研究员、高海拔宇宙线观察站首席科学家曹臻专程从北京飞到成都,接受一众媒体采访。“这是在四川发现的功效,一定要在四川讲出来!”他说。

此次研究发现意义何在?LHAASO的科学目的是什么?

▲曹臻

为超高能区尺度烛光设定亮度尺度

“这把尺子,被我们中国人找到了!”

红星新闻:此次功效除了观察到1.1拍电子伏光子,还实现了亘古未有的超高能区(0.3-1.1拍电子伏)的准确丈量,其意义何在?

曹臻:除了带来其自身对物理明白的理论模子外,蟹状星云另有一个更为主要的功效,即为该能区尺度烛光设定了亮度尺度。在最高能段的尺度里,在LHAASO之前,没有任何手段可以检测。也就是说,LHAASO开拓了全新的未知领域,且制订了这个领域的实验观察生长的尺度。

打个比喻,就像提供了一把尺度计量的尺子,未来此类实验,都要以此来检测探测器的丈量是否准确。而这把尺子,被我们中国人找到了!

红星新闻:什么是尺度烛光?

曹臻:现在北半球只有蟹状星云一个尺度烛光,尺度烛光应用在天文观察上,其作用有2个:位置和亮度。

详细来说,天文望远镜要精准丈量一个星体的详细位置,就要用蟹状星云来解释探测器方位。

从亮度来说,在万亿亿倍的局限上,蟹状星云是为数少少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体,历史上对其光谱已经举行了大量的观察研究,是异常明亮且稳固的高能辐射源,因此在多个波段它被作为尺度烛光,也即是丈量其它天体辐射强度的标尺。若是落在能量局限内的光子在此次制订的物理模子局限内,就证实亮度测对了。

▲高海拔宇宙线观察站(LHAASO) 图据高能所

红星新闻:您所提到的“星云焦点区内存在能力超强的电子加速器,加速能量到达了人工加速器发生的电子束的能量两万倍左右”,此发现意义何在?未来可运用在哪些领域?

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曹臻:除了直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限,未来我们还可能找到和人类制造的地面加速器完全纷歧样的加速机制和方式,对未来地面加速器的 设计和制作有重大指导意义。

此次研究功效主要用于基础物理的研究探索。未来若是我们能造出更高效率的加速器,这些加速器就可用于癌症治疗和诊断等领域。好比,现在的加速器只在大型医院使用,未来这些装备可能加倍小型化,在一些小医院里就可以使用。

红星新闻:这次的发现也是“千年等一回”,为何距离上一次重大发现,中央隔了那么长时间?

曹臻:科技生长是主要因素。古代只能用肉眼旁观,现在有林林总总的波段丈量仪器和手段,从贵州的500米口径球面射电望远镜(FAST)到LHAASO,其中笼罩的能量局限是 万亿亿倍,包罗射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段,LHAASO还笼罩了更高能量的波段。

此外,蟹状星云爆炸后的遗迹星云至今的辐射也比太阳大,爆炸后形成的中子星直径约25公里,以每秒30圈的速率急速旋转着,整个星体至今仍以每秒1000~1500公里的速率扩张着。经由近一千年左右的扩展,高速旋转的超强磁场将脉冲星外面磁层中的大量正负电子连续不停地吹向周围,形成一股速率近乎光速的强劲星风。星风中的电子与外部介质碰撞后会被进一步加速至更高能量并发生我们看到的星云。

要注重的是,只管蟹状星云在不停扩大,但它的巨细现实上只有0.005度,我们在地球上以6500光年的距离看它,肉眼依然分辨不出,只有通过天文望远镜才气看到它的面目。

红星新闻:那我们是否会和贵州的FAST举行互助?

曹臻:固然!我们前面提到,FAST到LHAASO,其中笼罩的能量局限是 万亿亿倍,FAST正好是最低的一段,LHAASO是最高的一段,要对此征象举行一个完整深入研究,一定要开展多波段的综合统一研究。在多波段研究中,我们已经和FAST提出多个源的观察申请。最终目的,是通过研究这些特殊的天体,找到宇宙线起源,搞清晰起源的机制是什么。从科学上来讲,这也是我们最终要实现的目的。

▲高海拔宇宙线观察站(LHAASO) 图据高能所

LHAASO今年8月正式投运

“将有更多激悦耳心的科学突破”

红星新闻:时隔近一千年,蟹状星云再次被我们中国人、被四川的科学观察站捕捉到了,对此您有何感受?

曹臻:一定很自豪。在天文历史中,蟹状星云有许多个“第一”,但这一次的“第一”不太一样,由于我们所观察到的1.1拍电子伏,可能是能观察到的最高能量段,是一个全新的未知领域。在LHAASO制作前,欧洲和美国主流的伽马光子的探测是天文望远镜,其能捕捉到的 最高能量为0.1个拍电子伏。在已往二、三十年中,揭晓在《科学》上的,都是几十个零点零几拍电子伏的观察。缘故原由是随着能量升高,电子强度越来越低,若是没有像LHAASO这样高迅速率的大型探测器,是无法将其捕捉的。这也是此次统计数据尤为主要的缘故原由。

▲NASA宣布的蟹状星云中央图片,中央有最明亮的一颗中子星。图源/IC photo

同时,LHAASO可能在未来十年甚至二十年内,都是一个国际领先的大科学装置。可以看到,中国人在科学上的孝顺,已经变得越来越主要。

红星新闻:上一次宣布LHAASO观察到的功效是5月17日,不到两个月时间,我们就宣布了2次重大功效,对于这个频率您若何看?

曹臻:无论是速率照样更高能量级的发现,都大大超出了我们的预期。值得一提的是,LHAASO是一个异常综合性的探测装置, 它一共 有4种探测器, 这4种探测器对于宇宙线的征象,从差异角度立体地举行观察,因此它提供了一个异常厚实的宇宙线的知识丈量。除了研究基础物理的内容以外,它还可以研究气象、雷电、太阳流动等等,这些领域的研究也正在逐渐开展。

红星新闻:能否先容下LHAASO的建设节点和未来三五年的中远期设计?

曹臻:现在LHAASO阵列 探测器的安装已所有竣事,已进入探测器调试的最后阶段,预计今年7月尾可以到达完全观察的条件,8月正式投入运营,年底前完成验收。

LHAASO的未来设计依然是天文观察。现在我们已经发现有12个宇宙线起源的候选天体,未来几年,我们会像此次宣布的蟹状星云功效一样,对 这些源去做深入研究。LHAASO的潜力伟大,现在我们的功效仅仅是冰山一角,一旦阵列正式运行,可以预见的是,未来将有更多激悦耳心的科学突破。

红星新闻记者 彭祥萍 摄影报道 部门图据中国科学院高能物理研究所

编辑 陈怡西

  • 评论列表:
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     发布于 2021-10-17 00:07:48  回复
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