中英8国合建最强望远镜,寻外星生命

2022-12-06 09:17

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▲合并图像显示未来位于南非的碟形天线(图左部分),及未来位于西澳洲的SKA-Low天线(对低频无线信号敏感)。

由中国、英国、澳洲、南非等八个国家联合筹资和合作建造的平方公里数组射电望远镜(SKA),周一动工兴建,将成为全球最大规模的望远镜,预计2028年落成。项目选址在南非和澳洲,总部设在英国,而中国是项目创始成员国之一。SKA被形容为“遥望宇宙的巨眼”、“强大的时间机器”,可让科学家回望宇宙的黎明,包括观测宇宙大爆炸后如何形成第一个恒星和星系;甚至用来寻找外星生命,解答“人类在宇宙中是否孤独?”

领导该项目的八个国家代表团,周一分别在西澳洲偏远的默奇森和南非北开普省的卡鲁,参加动工仪式。这是21世纪最大型科学项目之一。目前SKA的成员国有中国、南非、澳洲、英国、意大利、荷兰、葡萄牙和瑞士。法国、西班牙、德国已申请参加,加拿大、印度、瑞典、韩国和日本也有意加入。SKA项目组织理事长戴蒙德教授表示,SKA发展已有30年历史,第一个十年用于概念构想,之后的十年用于技术开发,最后十年则是关于具体设计、保护选址、筹集启动资金等。

SKA是世界最大规模综合孔径射电望远镜,集大视场、高灵敏度、高分辨率、宽带率范围等卓越性能于一身。两个选址分别位于南非及非洲南部八国、澳洲西部的无线电宁静区域。望远镜的初始架构将包含接近二百个抛物面天线或碟形天线SKA-Mid;以及131000个天线SKA-Low(以其对低频无线信号敏感而得名),其整体外形象圣诞树。

上周五,中国科技部与平方公里数组天文台(SKAO)政府间国际组织,成功举办SKA中频天线结构实物贡献协议线上签署仪式。中频天线结构是SKA中频数组的核心设施,也是SKAO目前最大的单笔实物贡献采购任务。

建成后可解宇宙谜题

据报SKA建成后,将比目前最大的射电望远镜数组灵敏度提高约五十倍,巡天速度提高约一万倍,将帮助人类填补对于宇宙基本认知的空白。SKA作为遥望宇宙的巨眼,必将为人类带来全新的宇宙讯息,取得一系列重大科学发现。其关键目标包括对爱因斯坦的理论进行最精确的测试;观测宇宙大爆炸后如何形成第一个恒星和星系;通过观测前所未有的细节,帮助科学家了解被称为暗能量的神秘力量本质,还有我们最渴望得知的——人类在宇宙中是否孤独。

SKA为观测从大爆炸直到今日的宇宙演化过程提供强而有力的观测手段,有望为解开宇宙起源、暗能量与暗物质之谜等重大宇宙学难题提供重要线索。氢元素占宇宙普通物质总量的76%,通过观测宇宙氢原子产生的谱线,即中性氢巡天,SKA可以绘制出不同时期的宇宙三维图像,从而展示宇宙中的物质是怎样在引力作用下,从早期的均匀分布逐渐演化形成非均匀的星系大尺度结构。而通过对大尺度结构的精密测量,又可以分析暗物质和暗能量的性质,以及宇宙早期初始状态的讯息。

在宇宙中,简单的原子分子最终形成孕育生命的星球。在太空环境中,复杂有机分子最终形成生命,这个过程中到底有何种因素起决定性作用,这也是科学家希望利用新一代望远镜回答的问题。SKA亦可以检测非常微弱的外星人(若有)信号。

SKA最终建设上千面反射面天线和一百多万个低频天线。据悉,该项目最终建设预算为20亿欧罗。

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