近日,清华大学李菂团队依托中国天眼 FAST完成的重磅天文研究,正式发表于国际权威期刊《天体物理学快报》,首次拿到低能宇宙线起源的核心观测证据,破解了困扰天文学界百年的基础难题,再次印证我国射电天文设备无可替代的顶尖实力。
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本次核心新成果:首次证实恒星形成区产生低能宇宙线
1. 研究背景:百年未解的宇宙谜题
宇宙线起源是现代天体物理核心难题,其中低能宇宙线直接决定星际空间物质化学反应、恒星诞生演化,但长久以来,地球很难直接观测:太阳风形成的日球层磁场会完全屏蔽太阳系外的低能宇宙线,地面常规观测手段无法获取真实分布数据,源头一直没有实证支撑。
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2. FAST 的突破性观测发现
科研团队利用中国天眼超高灵敏度,对猎户座分子云开展高精度原子氢巡天,搭配原创 “中性氢窄线自吸收方法”,绕开太阳风屏蔽限制,首次在分子云尺度建立起明确关联:
恒星诞生过程中产生的激波、高能活动,会持续生成低能宇宙线,为整片星际介质输送能量、驱动化学演化。这是恒星除发光之外,第二种 “改造、照亮银河系” 的关键途径。
低能宇宙线和高能宇宙线特性完全不同,极易被银河磁场、星云气体干扰,而本次研究开辟了用原子氢观测银河系全域低能宇宙线的全新研究路径,为全球天文界提供了全新观测手段,充分体现 FAST 在深空基础研究的独有优势。
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3. 成果的科学价值
- 厘清低能宇宙线完整产生、传播机制,补齐银河系演化关键一环;
- 开创低成本、大范围观测宇宙线的新技术路线;
- 依靠超高灵敏度,完成其他望远镜无法实现的精细分子云探测,夯实我国在星际介质、宇宙演化领域的领跑地位。
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中国天眼另一大王牌成果:脉冲星发现断层领先全球
很多人对中国天眼的认知,集中在海量脉冲星发现,这也是它最硬核的成就之一:
截至 2025 年底,FAST 已发现1170 余颗脉冲星,远超同期全球所有其他射电望远镜发现数量总和,包含大量罕见毫秒脉冲星、脉冲双星系统。
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脉冲星到底有什么关键作用?
- 星际宇宙导航坐标
- 脉冲星会稳定持续发射规律电磁脉冲,信号如同宇宙里永不熄灭的灯塔。上世纪 70 年代旅行者一号、二号金属名片,就刻下脉冲星坐标,用来标注太阳系在银河系的位置。未来深空载人航行、星际探测器远航,依靠多颗脉冲星信号就能实现高精度自主定位,摆脱地面测控局限。
- 极端物理天然实验室
- 脉冲星是大质量恒星死亡后的致密残骸,拥有超强磁场、超高自转速度,可用来验证广义相对论、捕捉纳赫兹引力波信号,探测黑洞、暗物质等前沿未知天体现象。
- 精准时间基准,支撑航天、测绘、深空通信等工程应用。
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全球只剩中国天眼可用:美国阿雷西博彻底报废
曾经世界第二大单口径射电望远镜 —— 美国阿雷西博望远镜,已于 2020 年彻底损毁、永久退役,如今全球仅 FAST 保持完整运行。
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阿雷西博彻底报废完整经过
- 先天设计短板 + 常年资金不足
- 阿雷西博上世纪 60 年代建成,重达 900 吨的接收平台完全依靠钢缆悬空悬挂;地处波多黎各热带海岛,常年飓风、高湿气候加速钢缆锈蚀老化。同时美国国家科学基金会持续削减维护预算,长期无法全面检修更换钢缆,结构隐患不断累积央广网。
- 两次钢缆断裂,埋下坍塌隐患
- 2020 年 8 月,一根辅助钢缆断裂,在反射面砸出 30 米长裂口;11 月,承重数百吨的主钢缆再次断裂,工程师评估剩余钢缆随时会整体垮塌,维修作业存在致命安全风险,官方宣布永久停用、放弃修复。
- 整体彻底坍塌,无修复可能
- 2020 年 12 月 1 日,重达 900 吨的接收平台从 122 米高空整体坠落,彻底砸毁下方反射盘面,结构完全不可逆损毁,此后沦为废弃场地,没有重建计划。
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对比来看,中国天眼 FAST 拥有全新自主设计方案,结构稳定性大幅优于阿雷西博,配套完整常态化运维保障,多年持续稳定产出世界级科研成果,是全球唯一可开展超大口径深空精细观测的设备。
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开放共享:面向全球天文科研合作
中国天眼秉持开放科学理念,面向全世界科研团队开放观测申请,只要符合观测规范、提交合规科研项目,海内外科学家均可申请使用设备,和中国空间站、嫦娥探月工程一样,面向全球共享大国重器科研平台,携手探索宇宙奥秘。
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从破解百年宇宙线起源难题,到千颗脉冲星领跑全球,再到全球独一份的超大口径观测能力,中国天眼持续产出原创重大科学成果。在欧美同类大型观测设备相继老化、报废的背景下,FAST 正持续引领人类对银河系、宇宙起源的探索,不断拓展人类认知宇宙的边界。
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