探測暗能量！中國“天籟”項目獲國際認證

圖爲天籟陣列 中國科學院國家天文臺供圖

記者從中國科學院國家天文臺獲悉，近日，SKA大射電天文臺組織官方認證我國中性氫強度映射巡天實驗天籟項目爲SKA探路者。

平方公里陣（SKA）是目前正在建設的下一代巨型射電望遠鏡陣列，也是一個政府間合作的望遠鏡項目，目前中國、南非、英國、澳大利亞等10個國家是其正式成員國。SKA探路者項目與先驅項目包含了來自世界各地的多個與SKA科學技術相關的大型科學裝置。儘管SKA望遠鏡已經開工建設，但探路者相關最新研究成果，依然可以爲SKA提供新的科學探索機遇，檢驗新的探測技術。此外，這些技術也可以應用到人類未來更大的天文望遠鏡項目中。

天籟射電干涉陣列位於新疆哈密市巴裡坤縣大紅柳峽鄉，由中國科學院國家天文臺主持建設，其目的是檢驗暗能量射電探測的各項關鍵技術。根據目前的天文學觀測，我們的宇宙有大約70%是神秘的暗能量，它引起了宇宙的加速膨脹。

暗能量無法直接觀測，但其含量和特性可以通過觀測宇宙隨時間的膨脹速率進行研究。宇宙大爆炸產生的“餘波”在早期宇宙的物質分佈上留下了印跡，最終成長爲如今的大尺度結構。通過研究宇宙的大尺度結構物質分佈，天文學家可以得到宇宙重子聲波振盪，從而確定出宇宙隨時間的膨脹速率。

圖爲天籟陣列 中國科學院國家天文臺供圖

“天籟”一詞來源於莊子的《齊物論》，意爲宇宙萬物自然之聲，天籟實驗探測宇宙重子聲波，由此得名。天籟實驗所直接觀測的信號是源於中性氫原子的21釐米射電信號。中性氫是宇宙中含量最高的元素。在宇宙膨脹過程中，其21釐米信號已經紅移到了更長的波長範圍。天籟實驗能夠在比較寬的波長範圍內觀測21釐米信號及其紅移信號，從而得到宇宙的三維物質分佈情況。

天籟項目現已建成兩種構型的陣列望遠鏡。一種叫做柱形射電陣列，有三個柱面反射面天線，安裝有96個饋源。另一種叫做碟形射電陣列，有16個口徑6米的拋物面天線。這些陣列可以用於檢驗中性氫巡天實驗的相關探測技術，從而應用到國際大射電天文臺SKA項目中。

天籟研究團隊的成員由國家天文臺和多個國內高校的相關學者、研究生組成，此外還有來自美國、法國等國外研究機構的專家、學者。天籟實驗的開展爲我國射電天文學領域提供了重要的科研平臺，也爲我國的射電探測技術培育了優秀的技術人才。

據天籟項目首席科學家陳學雷研究員介紹，天籟探路者射電陣列可以檢驗各種數據處理方法，從而提取出微弱的21釐米中性氫信號。這些技術都可以應用到SKA項目中。通過開展實際的觀測工作，對真實數據進行分析，我們可以發現一些實際存在的問題，而這些問題僅通過理論分析工作是無論如何也無法全面考慮到的。

“探路者實驗項目爲SKA大射電天文臺鋪平了道路。即使我們現在已經進入初步運行階段，現有的射電天線與實驗項目仍將能夠爲我們的科學計劃和研究基礎提供見解，”來自SKA射電天文臺的科學總監羅伯特·布勞恩介紹道。

爲了實現星空的快速巡天觀測，天籟陣列採用了大視場設計，這也非常適合SKA其它相關的科學目標，例如快速射電暴搜尋（Fast Radio Burst）。快速射電暴是來自於銀河系以外宇宙深處的快速電磁波脈衝現象。在東北大學的支持下，天籟項目近期剛剛在原有陣列附近擴建了3個新陣列，從而使得天籟陣列可以對快速射電暴進行精確定位，探測能力得到了進一步提高。

來源：人民日報