五百米口徑球面電波望遠鏡(圖: Ou Dongqu/Xinhua/ZUMA)

中國科學院國家天文台建於中國貴州的五百米口徑球面電波望遠鏡(The Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,簡稱 FAST)日前已正式啟用,並開放給各國天文學家使用。將有望協助天文學家觀測重力波(gravitational waves),並讓天文學家更了解快速電波爆發(fast radio bursts)的神秘面紗。

超級天眼

此電波望遠鏡由於其巨大的尺寸,能偵測到來自宇宙微弱的無線電波訊號,例如脈衝星(pulars)與遙遠星系中的氫。其造價約 1.71 億美金(約新台幣 53 億,港幣 13.5 億),別名為「超級天眼」。 FAST 五百米寬的碟型天線由 4,400 個獨立鋁製面板構成,其中有 2,000 多個機械元件用於聚焦不同區域的天空。

雖然 FAST 能觀測的天空範圍不如其他望遠鏡,且解析度也低於一般的陣列型望遠鏡,但 FAST 巨大的尺寸使其具有前所未見的靈敏度,其靈敏度約為全球第二大單口徑電波望遠鏡阿雷西沃天文台(Arecibo Observatory)的兩倍。

在八月與九月時,FAST 共偵測到數百次源自 121102 的快速電波爆發。這些快速電波爆發中,有許多微弱訊號是其他電波望遠鏡無法觀測到的。在加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)研究快速電波爆發的張雲凡博士(Yunfan Zhang,音譯)表示:「能偵測到更多的快速電波爆發,代表我們能夠從中發現更多資訊。」

重力波

此外,FAST 也能協助重力波的探測。國際脈衝星計時陣列計畫(The International Pulsar Timing Array)即是使用世界各地的電波望遠鏡觀測遙遠的脈衝星,試圖從中找出可能由低頻率重力波通過所導致的空間扭曲。而 FAST 至 2030 年累積到的觀測資料,應可足以研究這些重力波的來源,例如超大質量黑洞的碰撞。

系外行星

其中最令 FAST 首席科學家李菂博士最感興趣的便是將其用於觀測太陽系的系外行星。至今為止從未有人以無線電波訊號研究這些系外行星,其中最大的原因是訊號過於微弱。而 FAST 的長處正好能在此協助天文學家觀測這些訊號,藉由無線電波訊號尋找類似的極化電波訊號,找出能保護生命免受輻射影響的系外行星。

但這些訊號對於目前的 FAST 來說仍然不容易觀測,李博士計劃在未來增加 36 組個別寬度 5 公尺的天線至 FAST 上。雖然與其本體的天線相比不足為奇,但這些天線將能改善其解析度近 100 倍之多。未來 FAST 也計劃在貴陽市建立數據處理中心,希望能吸引更多的技術人員與工程師參與此計畫。

參考資料:

  1. Gibney, E. (2019, September 24). Gigantic Chinese telescope opens to astronomers worldwide.  Nature
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