Efter år av konstruktion är Kinas nya radioteleskop i drift. Teleskopet, kallat FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope) har dubbelt så hög uppsamlingskraft som Arecibo observatorium i Puerto Rico, som har en 305 meters parabol. Fram till nu var Arecibo världens största radiomaträtt i sitt slag.
FAST består av 4 450 individuella paneler och vaggas i en naturlig bassäng som kallas Dawodang-depressionen i Guizhou, sydvästra Kina. Det är en fast 500 meters skål som inte kan riktas, och det är inte bara världens känsligaste lyssningsapparat, utan världens största radioteleskop med fylld öppning. (Ryssen Ratan-600 radioteleskop är en annan typ av design, och även om dess fotavtryck är större är det inte lika känsligt.)
Det finns fortfarande ett litet hinder för anläggningen. I slutet av september kommer FAST att genomgå en sista granskning.
'Fast har varit öppet för kinesiska astronomer sedan april 2019. Efter National Construction Acceptance kommer det att vara öppet för astronomer över hela världen.'
JIANG Peng, FASTs chefsingenjör.
'Vi förväntar oss helt och hållet en framgångsrik granskning på nationell nivå, och sedan kommer vi att övergå från att vara ett byggprojekt till en fullständig anläggning', säger LI Di, FASTs chefsforskare och ledare för radioastronomiavdelningen vid National Astronomical Observatories of Chinese Vetenskapsakademin (NAOC). NAOC övervakar FAST.
'Vårt hopp för FAST är en öppen himmel, med målet att främja mänsklighetens arbete.'
LI Di, FAST chefsforskare.
I denna sista nationella granskning måste FAST visa att den uppfyller sina initiala specifikationer. Dessa specifikationer lades först ut i teleskopets designförslag 2008. NAOC säger att i en granskning som gjordes tidigare under 2019, FAST redan som är lika känslig, om inte mer, än den ursprungliga designspecifikationen.
NSF:s Arecibo-observatorium, som ligger i Puerto Rico, var världens största radioteleskop. Med slutförandet av Kinas FAST är den nu den näst största i sitt slag. Kredit: NAIC
'När vi har klarat den här recensionen blir FAST ett accepterat teleskop för att utforska universum', säger JIANG Peng, FASTs chefsingenjör och biträdande chef för FAST Operation and Development Center, NAOC. 'Fast har varit öppet för kinesiska astronomer sedan april 2019. Efter National Construction Acceptance kommer det att vara öppet för astronomer över hela världen.'
Både LI och Jiang betonar internationellt samarbete när det gäller att använda FAST. Som LI sa i ett pressmeddelande, 'Vårt hopp för FAST är en öppen himmel, med målet att främja mänsklighetens arbete.'
Även om FAST var helt finansierat av Kinas regering, samarbetade andra organisationer som Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization i projektet. Men medan LI och Jiang är för att ge tillgång till internationella forskare (de har båda arbetat med Arecibo-teleskopet och med radioteleskop i Australien) är det ännu inte klart hur det kommer att fungera. Beslut om användning kommer att vara upp till Kinas regering.
Rysslands RATAN-600 radioteleskop. Den består av en 600 meter diameter ring av reflektorer som fokuserar radiovågor på en enda konisk matningsantenn i mitten. Bildkredit: Av ???????? ? ???????? – Fil:RATAN 600.jpg, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38674396
Radioteleskop har funnits sedan omkring 1937, när amatörastronomen Grote Reber byggde ett på sin bakgård i Illinois. Det var en 9 meter lång parabel, och den anses vara början på radioastronomi.
Nu är radioteleskop enorma installationer. Vissa är monolitiska som FAST och Arecibo, medan vissa är samlingar av individuella rätter som täcker ett stort område, som Very Large Array i New Mexico, som har 28 separata 25 meter långa rätter.
Grote Rebers 9 meter radioteleskop på hans bakgård i Illinois. Det var världens första radioteleskop. Bildkredit: Av Grote Reber – http://www.nrao.edu/whatisra/hist_reber.shtml, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4274131
Radioteleskop används för att studera en mängd olika astronomiska objekt. De kanske är bäst kända för att upptäcka snabba radioskurar (FRB) och pulsarer.
TILL Tryck bildas när en jättestjärna kollapsar till en roterande neutronstjärna. När den roterar sänder neutronstjärnan ut en stråle av intensiv strålning. Den strålen kan inte ses visuellt, men radioteleskop som FAST kan lyssna efter den. Genom att övervaka pulsaren med ett kraftfullt radioteleskop som FAST kan astronomer också lära sig om andra fenomen som gravitationsvågor.
Snabba radioutbrott är transienta pulser av radiovågor som varar allt från en bråkdel av en millisekund till flera millisekunder. Många FRB har upptäckts, även tre som upprepas. Men än så länge är deras exakta ursprung ett mysterium, även om de verkar vara utanför Vintergatan. Även om deras signaler är svaga när de väl når jorden, är de extremt energiska; mycket mer än pulsarer. FAST kommer förhoppningsvis att främja vår förståelse av FRB.
'Dessa observationer kan förbättra vår förståelse av högenergifysik, stjärnevolution och galaxevolution.'
JIANG Peng, FASTs chefsingenjör
FAST har fungerat vetenskapligt ett tag nu, även om det inte har klarat sin slutliga granskning. Forskare som arbetar med det har redan upptäckt 130 nya pulsarkandidater, och 93 av dem har bekräftats med andra radioteleskop. Detta är fantastiska resultat, särskilt jämfört med Arecibo-anläggningen, som har upptäckt 200 pulsarer sedan 1968.
Faktum är att FASTs kraft och känslighet har producerat andra resultat också. Den 29 augusti upptäckte den mer än några dussin utbrott från FRB 121102 , vilket är den första upprepande FRB-källan som någonsin upptäckts. Andra stora radioteleskop runt om i världen har övervakat FRB 121102 sedan det först upptäcktes 2012, men FAST är det första teleskopet som upptäcker så många skurar på så kort tid. FASTs vetenskapsteam analyserar data från dessa upptäckter och de hoppas kunna kasta lite ljus över ursprunget till FRB.
'Vårt mål är att komma ikapp,' sa LI. 'Och så småningom har hundratals nya upptäckter varje år.'
FAST astronomer kommer också att använda sin kraft för att leta efter väte där ute i rymden. Väte är både det rikligaste och det äldsta kemiska elementet. 'Vi kommer att upptäcka märkliga utsläpp,' sa JIANG. 'Dessa observationer kan förbättra vår förståelse av högenergifysik, stjärnevolution och galaxevolution.'
FAST kommer också att utföra två skyundersökningar som kommer att ta cirka fem år. Det kommer att ta ytterligare tio år bara att analysera all denna data. Ändå, som JIANG säger, finns det utrymme för flexibilitet i teleskopets operativa schema, för att fullfölja alla överraskningar som dyker upp. Undersökningarna kommer att ta upp ungefär hälften av teleskopets observationstid, vilket ger utrymme för mål som att söka efter exoplaneter med magnetfält, som förmodligen är avgörande för livet.
FAST-radioteleskopet under uppbyggnad i Dawodang-depressionen i Guizhou, Kina. Bildkredit: NAOC
'Dessa program är raka fram och står för den forskning vi kan planera,' sa LI. 'Men det finns alltid kända okända och okända okända som kräver kreativitet i planeringen.'
JIANG och LI säger att de är lättade och glada över att få den sista granskningen klar och låta fler astronomer börja använda den. De säger också att FAST är resultatet av snabba tekniska och vetenskapliga framsteg i Kina under de senaste årtiondena.
'Vi drar nytta av enorma framsteg av infrastruktur inom både vetenskap och teknik,' sa LI. – Vi är också en bidragsgivare. Vi hoppas kunna fortsätta bidra genom att göra FAST inte bara till ett framgångsrikt byggprojekt, utan också något som kan bli ett globalt landmärke inom radioastronomi.”
Det har redan funnits en inlämningsprocess för forskare som hoppas kunna använda FAST för att bedriva sin egen forskning. I den processen fick FAST 133 förslag som involverade över 500 forskare. I framtiden kan vi förvänta oss att se ett konstant flöde av vetenskapliga artiklar baserade på FAST-data.
Mer:
- Pressmeddelande: China Sky Eye, världens största radioteleskop med en skål, är nu i full drift
- Wikipedia: Radioteleskop
- Kinas nationella astronomiska observatorier
- Wikipedia: Snabb Radio Burst