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中英8國合建最強望遠鏡「巨眼」 探索宇宙起源尋外星生命

大視野

中英8國合建最強望遠鏡「巨眼」 探索宇宙起源尋外星生命
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中英8國合建最強望遠鏡「巨眼」 探索宇宙起源尋外星生命

2022年12月06日 09:30 最後更新:11:16

由中國、英國、澳洲、南非等8個國家聯合籌資和合作建造的平方公里陣列射電望遠鏡(SKA),周一(5日)動工興建,將成為全球最大規模的望遠鏡,預計2028年落成。項目選址在南非和澳洲,總部設在英國,而中國是項目創始成員國之一。SKA被形容為「遙望宇宙的巨眼」、「強大的時間機器」,可讓科學家回望宇宙的黎明,包括觀測宇宙大爆炸後如何形成第一個恆星和星系;甚至用來尋找外星生命,解答「人類在宇宙中是否孤獨?」

在西澳洲將為SKA項目裝設的低頻天線。網圖

在西澳洲將為SKA項目裝設的低頻天線。網圖

領導該項目的八個國家代表團,周一分別在西澳洲偏遠的默奇森和南非北開普省的卡魯,參加動工儀式。這是21世紀最大型科學項目之一。目前SKA的成員國有中國、南非、澳洲、英國、意大利、荷蘭、葡萄牙和瑞士。法國、西班牙、德國已申請參加,加拿大、印度、瑞典、南韓和日本也有意加入。SKA項目組織理事長戴蒙德教授表示,SKA發展已有30年歷史,第一個十年用於概念構想,之後的10年用於技術開發,最後十年則是關於具體設計、保護選址、籌集啟動資金等。

SKA是世界最大規模綜合孔徑射電望遠鏡,集大視場、高靈敏度、高分辨率、寬頻率範圍等卓越性能於一身。兩個選址分別位於南非及非洲南部八國、澳洲西部的無綫電寧靜區域。望遠鏡的初始架構將包含接近200個拋物面天綫或碟形天綫SKA-Mid;以及13.1萬個天綫SKA-Low(以其對低頻無綫信號敏感而得名),其整體外形象聖誕樹。

南非北開普省的卡魯動工興建「遙望宇宙的巨眼」。

南非北開普省的卡魯動工興建「遙望宇宙的巨眼」。

上周五,中國科技部與平方公里陣列天文台(SKAO)政府間國際組織,成功舉辦SKA中頻天綫結構實物貢獻協議綫上簽署儀式。中頻天綫結構是SKA中頻陣列的核心設施,也是SKAO目前最大的單筆實物貢獻採購任務。

建成後可解宇宙謎題

據報SKA建成後,將比目前最大的射電望遠鏡陣列靈敏度提高約五十倍,巡天速度提高約1萬倍,將幫助人類填補對於宇宙基本認知的空白。SKA作為遙望宇宙的巨眼,必將為人類帶來全新的宇宙訊息,取得一系列重大科學發現。其關鍵目標包括對愛因斯坦的理論進行最精確的測試;觀測宇宙大爆炸後如何形成第一個恆星和星系;通過觀測前所未有的細節,幫助科學家了解被稱為暗能量的神秘力量本質,還有我們最渴望得知的——人類在宇宙中是否孤獨。

SKA作為遙望宇宙的巨眼,必將為人類帶來全新的宇宙訊息,取得一系列重大科學發現。

SKA作為遙望宇宙的巨眼,必將為人類帶來全新的宇宙訊息,取得一系列重大科學發現。

SKA為觀測從大爆炸直到今日的宇宙演化過程提供強而有力的觀測手段,有望為解開宇宙起源、暗能量與暗物質之謎等重大宇宙學難題提供重要綫索。氫元素佔宇宙普通物質總量的76%,通過觀測宇宙氫原子產生的譜綫,即中性氫巡天,SKA可以繪制出不同時期的宇宙三維圖像,從而展示宇宙中的物質是怎樣在引力作用下,從早期的均勻分布逐漸演化形成非均勻的星系大尺度結構。而通過對大尺度結構的精密測量,又可以分析暗物質和暗能量的性質,以及宇宙早期初始狀態的訊息。

在宇宙中,簡單的原子分子最終形成孕育生命的星球。在太空環境中,複雜有機分子最終形成生命,這個過程中到底有何種因素起決定性作用,這也是科學家希望利用新一代望遠鏡回答的問題。SKA亦可以檢測非常微弱的外星人(若有)信號。

SKA最終建設上千面反射面天綫和100多萬個低頻天綫。據悉,該項目最終建設預算為20億歐羅(約164億2000萬港元)。

合併圖像顯示未來位於南非的碟形天綫(圖左部分),及未來位於西澳洲的SKA-Low天綫(對低頻無綫信號敏感)。

合併圖像顯示未來位於南非的碟形天綫(圖左部分),及未來位於西澳洲的SKA-Low天綫(對低頻無綫信號敏感)。

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中科院監測到伽馬射線暴全過程 為人類首次

2023年06月09日 14:40 最後更新:16:14

據央視及內地媒體報道,中國科學院高能物理研究所科研人員通過位於四川稻城的高海拔宇宙線觀測站對宇宙中一次伽馬射線暴 (Gamma Ray Burst)進行了完整監測,這是人類首次完整記錄到這一高能爆發現象的全過程。相關研究成果北京時間6月9日在國際學術期刊《科學》(Science)在線發表。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀察站。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀察站。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀測站。

位於四川稻城的高海拔宇宙射線觀測站。

伽馬射線暴是人類已知宇宙中最強的爆發現象,理論上是巨大恆星在燃料耗盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的緻密星體合並而產生的。這次由高海拔宇宙線觀測站捕捉到的伽馬射線暴抵達地球的時間是2022年10月9日21時20分。該觀測站精確探測到了伽馬射線暴高能光子爆發的完整過程,並記錄了萬億電子伏特伽馬射線流量增強和衰減的整個階段,這在國際上尚屬首次。經過半年左右對該伽馬射線暴數據的分析,科研人員發現它有一個非常快速的起爆過程,並且其衰減的過程也是非常迅速。

伽馬射線抵達高海拔觀測站瞬間模擬圖。

伽馬射線抵達高海拔觀測站瞬間模擬圖。

伽馬射線暴模擬圖。

伽馬射線暴模擬圖。

中國科學院高能物理研究所曹臻研究員介紹,他們發現這個光線達到某一個點的時候突然就減弱了,這是人類第一次發現了這個現象。科研人員根據它爆炸出來那一點,連起來一看這個方向並得出結論,從爆炸里發出了就像針尖一樣的一個光束,而且極其明亮。這束光線產生自20多億年前,一顆比太陽重20多倍的大質量恆星燃燒完引發的巨大爆炸火球,火球與星際物質碰撞產生的大量萬億電子伏特高能伽馬光子在茫茫宇宙中穿行了20多億年,正好抵達高海拔宇宙線觀測站的視場範圍內。

憑借觀測站內水切倫科夫探測器陣列強大的性能,科研人員在20多分鐘內記錄到了超過6萬個光子的數據。而國外相同能區的觀測裝置目前還沒有實現完整記錄伽馬射線暴全過程。

中國科研人員監測到伽馬射線暴全過程。 網上圖片

中國科研人員監測到伽馬射線暴全過程。 網上圖片

中國科學院高能物理研究所科研人員對宇宙中一次伽馬射線暴進行了完整監測。

中國科學院高能物理研究所科研人員對宇宙中一次伽馬射線暴進行了完整監測。

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