FAST望远镜揭示了银河系前所未有的细节

银河系是我们在浩瀚宇宙中的家园星系，但银河系的结构和组成仍然是个谜。亿万颗恒星之间广阔的星际空间并非空无一物，而是充斥着稀薄的星际介质。扩散的氢气辐射出频率约为1420MHz的谱线。一些致密的氢原子聚集形成氢分子云，致密的核心形成新诞生的恒星;年轻而明亮的恒星可以电离周围的气体。

恒星从诞生到死亡不断演化，有些最终爆炸成超新星，产生一颗残骸和一颗脉冲星。超新星爆炸产生的冲击波压缩星际气体并将电子加速到接近光速。这些高速电子在星际磁场中循环，辐射出微弱的无线电波。银河星际介质是许多恒星诞生和死亡的基础。

中国建造的500米口径球面望远镜(FAST)是世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜。由于配备了高灵敏度的L波段19波束低温接收器，是猎杀脉冲星和探索银河系星际介质的绝佳仪器。韩金林首席教授领导的团队进行了银河平面脉冲星快照(GPPS)调查，发现了500多颗暗淡的新脉冲星，比以前已知的脉冲星暗一个数量级。

在对脉冲星的观测中，他们同时记录了谱线数据，具有高灵敏度、高光谱分辨率和高空间分辨率的特点，是研究银河系结构和星际生态循环的极其宝贵的资源。他们近期完成了谱线数据的处理，并在《科学·中国·物理·力学·天文学》杂志上发表了银河系星际空间原子和电离气体、磁场和射电辐射的最新成果。

在其首次发布的数据中，FAST检测到银河经度33°至55°和银河纬度±2°之间88平方度范围内中性氢(HI)气体的天空分布。尽管精细校准仍在进行中，但可用的结果已经是迄今为止探测HI气体云最敏感的结果，显示了有关HI气体分布的前所未有的细节。

澳大利亚塔斯马尼亚大学和美国明尼苏达大学名誉教授约翰·迪基(JohnM.Dickey)说：“与以往所有调查相比，角分辨率和灵敏度的提高令人印象深刻……第一篇关于GPPSHI的论文发表调查是一项具有里程碑意义的成就，值得庆祝和国际关注。”

星际空间的电离气体是银河系最后一个尚未被详细探索的主要成分。该团队在与HI数据相同的天空区域处理GPPS谱线数据中的氢无线电复合线(RRL)，揭示了被明亮恒星电离的发光区域和来源不明的弥散电离气体(DIG)。这些数据对于研究银河系中气体和恒星形成的生态循环是不可或缺的。

国家射电天文台的科学家DanaS.Balser博士说：“这项GPPSRRL调查是迄今为止最敏感的调查，并且具有足够的角分辨率来将DIG发射与HII区域分开......像FAST这样的碟形望远镜是探测DIG的最佳选择，DIG是银河系最后一个被很好表征的主要组成部分。”

弥漫在银河系星际介质中的银河磁场极难测量。团队依靠FAST的灵敏度测量了银河晕中134颗微弱脉冲星的偏振和法拉第旋转，发现银河晕中的磁场强度约为2微高斯。

来自GPPS调查的新确定的法拉第旋转测量数据为银河系更远区域沿旋臂的磁场反转提供了证据。如果没有FAST，将永远无法探测到如此广阔区域的星际磁场。

该团队还测试了FAST在天空中5°×7°区域对星系无线电连续谱辐射的扫描观测。结果证实，两个大而微弱的无线电发射结构(G203.1+6.6和G206.7+5.9)是壳型超新星遗迹，其中一个是由非常靠近太阳的超新星爆炸产生的，只有大约1,400光年。

“敏感的FAST观测可以揭示银河系前所未有的细节，”上海交通大学中国科学院院士景一鹏说。“这些论文发表的中性氢和电离氢数据库是全世界天文学家的宝贵资源。”