在贵州绵延的群山深处，一口直径500米的“大锅”正夜以继日地辛勤工作着。它就是被誉为观天利器的“中国天眼”FAST——全球最大的射电望远镜。
自2011年动工兴建，到2020年正式开放运行，FAST为天文学家们提供了海量的观测数据，孕育出多个令世界瞩目的科学成果。
捕获世界最大快速射电暴样本、发现660余颗脉冲星……未来，FAST还将带给人类哪些惊喜？近日，在2022未来科学大奖周活动间隙，《天目Tech+》跟“中国天眼”FAST的首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂聊了聊。
李菂资料图 图源：央视网
数据中披沙拣金
助力快速射电暴的研究
得益于超高的灵敏度，自加入宇宙“寻宝”游戏以来，“中国天眼”FAST催生一系列令世界瞩目的新成果。
截至2022年7月，基于FAST的观测数据，科学家们产出了百余篇高质量国际论文，其中最活跃的是从脉冲星中衍生出来的新领域——快速射电暴（FRB）。“FAST捕获世界最大快速射电暴样本”还入选了2021年度中国科学十大进展。
李菂介绍，作为天文领域的“网红”，自2007年被发现以来，快速射电暴便备受关注。它表现为一种射电波段的电磁波爆发，持续时间只有几毫秒，却能释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。
关于快速射电暴，有诸多未解之谜。研究它，则离不开对大量数据的分析。面对FAST每天产生的50TB压缩数据，如何从中披沙拣金？
FAST观测的数据会生成如视频般的动态谱，再经处理，将动态视频剪辑成便于识别的图像。“每天生成几万甚至几十万张图，再勤奋的天文学家也看不过来。机器学习、人工智能等已经成为现代天文不可或缺的工具。”李菂说。
与智能计算结合有望助力FAST成果产出效率。例如，2021年10月底，国家天文台还与之江实验室联合打造了基于FAST的计算天文智能计算平台，希望借力智能计算与人工智能技术，加速天文领域的科学研究。
李菂认为，在这样的加持下，“乐观地讲，大概3至5年后，我们会在快速射电暴的天文起源上达成某种共识。”
中国天眼资料图 图源：新华社
寻觅地外文明
帮助人类拓展知识前沿
人类对地外文明的想象与探寻从未停止，中国天眼能否帮人类“看见”地外文明的“星火”?
2020年4月，中国天眼正式开启“地外文明搜索”（简称SETI），寻找来自宇宙深处高智慧生命的疑似信号。“这项任务的最大挑战其实是我们不知道地外文明长什么样，只能反躬自身，在星空中搜索与人类文明相似的信号。”李菂说。
目前，FAST主要通过捕捉特定频率的无线电信号，来搜寻地外文明。其具体标准为信号带宽小于500Hz，持续时间小于100秒。这种几百赫兹以下的信号被称为“窄带信号”，在地球上，它通常是由飞机、人造卫星等在使用过程中产生。
接收到窄带信号后，FAST还会使用算法程序进行筛选，去除来自地球的干扰信号。而后，科学家们再从中确定一些好的候选目标信号，对其进行后续观测，进一步检验候选目标的可信度与可重复性。
“不过，时至今日，还没有找到重复地被反复确认的地外文明信号。”李菂说。
茫茫宇宙中，除了人类，真的存在别的智慧生命吗？李菂认为，探寻地外文明是由人类的好奇心驱动的科学任务，“能不能找到很难说，我们看重的是探索过程本身和扩展人类的知识前沿”。
中国天眼探测到快速射电暴示意图 图源：中科院国家天文台
向全球开放
共同探索更多的可能性
“宇宙的丰富多彩，从未让我们失望。只要我们的探测手段前进一点点，总能找到意想不到的重大发现。”李菂说。
为了更好地利用FAST的观测时间和观测数据，2021年3月，FAST正式向全球开放共享，向全球天文学家征集观测申请。今年8月，FAST还向中小学生开放1%的观测时间。
李菂介绍，目前在FAST上开展的项目已有近400个，覆盖了各个天文前沿领域。其中，他负责的主要工作是“多科学目标同时巡天”（简称CRAFTS）。这个项目使用了我国原创技术，利用地球自转扫描天空，能同时进行4个科学目标的数据处理。
借助这个项目，科学家们不仅找到了170余颗新的脉冲星，还发现了FAST的第一例双中子星、已知唯一持续活跃的重复快速射电暴。“它倍增了FAST的巡天效率，有望应用在其他国际上的大型单天线射电望远镜。”李菂说。
未来，FAST还将为人类带来哪些惊喜？
李菂表示，天文装置产生的最大成就，往往是我们规划和立项时想象不到的。以阿雷西博望远镜为例，它发现双中子星系统于1993年获得了诺贝尔物理学奖，而在其建成前，人类根本不知道中子星的存在。
“FAST真正载入史册的是哪个工作，我们拭目以待。”李菂说。
