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揭示宇宙結(jié)構(gòu) 中外科學(xué)家將合作建造大型望遠(yuǎn)鏡
2021年07月07日 15:27:53
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：9408
近日，國際合作射電宇宙學(xué)項目BINGO宣布全球啟動。中國科學(xué)家團(tuán)隊將和巴西、英國、法國、瑞士等多國科學(xué)家共同建造一臺特殊的觀測中性氫氣體的射電望遠(yuǎn)鏡，來揭示宇宙結(jié)構(gòu)和暗能量的奧秘。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】 近日，國際合作射電宇宙學(xué)項目BINGO宣布全球啟動。中國科學(xué)家團(tuán)隊將和巴西、英國、法國、瑞士等多國科學(xué)家共同建造一臺特殊的觀測中性氫氣體的射電望遠(yuǎn)鏡，揭示宇宙結(jié)構(gòu)和暗能量的奧秘。該項目得到巴西、英國、法國、瑞士及中國國家自然科學(xué)基金委重點項目支持。
這架專門用于觀測宇宙中性氫氣體的大型單口徑射電望遠(yuǎn)鏡將建于杳無人煙的亞馬遜森林邊，可最大限度避免人工無線電發(fā)射源的干擾。此外，BINGO 項目還采用了已在美國WMAP和歐洲Planck空間項目成果應(yīng)用的強(qiáng)度映射(Intensity Mapping)和信號干涉等先進(jìn)成熟的技術(shù)，有針對性地設(shè)計了特殊的信號收集系統(tǒng)，可以進(jìn)一步減少干擾源的影響，從而提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。該望遠(yuǎn)鏡預(yù)計于今年年底建成，明年開始收集數(shù)據(jù)。
在BINGO項目中，中國團(tuán)隊承擔(dān)了BINGO理論模板、強(qiáng)前景干擾扣除算法以及望遠(yuǎn)鏡基建等核心任務(wù)。上海交通大學(xué)、揚州大學(xué)、中國電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院等科研機(jī)構(gòu)組成了該團(tuán)隊的核心。他們的工作將側(cè)重于通過測量和分析功率譜信號中的重子聲波振蕩信息，優(yōu)化宇宙學(xué)距離的計算方法并精確確定宇宙膨脹率，揭示暗能量和暗物質(zhì)屬性、檢驗修改引力并測量中微子質(zhì)量。
BINGO項目建設(shè)和運行不僅對空間科學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科的科學(xué)研究、隊伍建設(shè)和人才培養(yǎng)具有非常重要的意義，也將有力促進(jìn)信息、電子、機(jī)械等相關(guān)學(xué)科的一步融合交叉，提升這些學(xué)科的創(chuàng)新能力，優(yōu)化交叉型新工科人才的培養(yǎng)。科學(xué)家組成員、長江學(xué)者、上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院特聘教授王斌認(rèn)為，BINGO項目能夠從根本層面上回答宇宙學(xué)的一些最基本關(guān)鍵問題，而隨著這些問題的解答，人類對宇宙的認(rèn)識也將進(jìn)入一個新時代。另外，從時間軸上看，BINGO項目的啟動也恰逢其時，可為未來我國的FASTA(中國FAST陣列)和國際SKA項目積累寶貴技術(shù)經(jīng)驗并培養(yǎng)關(guān)鍵人才。
BINGO的含義是通過觀測宇宙中的中性氫氣體來捕捉重子聲學(xué)振蕩信號。宇宙中存在大量中性氫氣體，這些氣體中的氫原子基態(tài)能級超精細(xì)結(jié)構(gòu)之間的躍遷，會產(chǎn)生電磁波波長為21厘米的線輻射，即中性氫21厘米線。
早在2018年， 《自然》雜志刊文宣布天文學(xué)家成功捕捉到了宇宙再電離時期的21厘米中性氫原子信號，探測到了宇宙的“第一縷曙光”——大爆炸后1.8億年，宇宙的第一批恒星誕生了。這意味著天文學(xué)對宇宙“黑暗時代”的研究，翻開了一個新的篇章。
未來，伴隨著技術(shù)進(jìn)步，對宇宙中性氫21厘米線進(jìn)行精確觀測已成為可能，“21厘米宇宙學(xué)”正在國際天文學(xué)界興起。目前，國際上已經(jīng)建成和正在設(shè)計建造的一系列大型射電望遠(yuǎn)鏡設(shè)備都瞄準(zhǔn)了這一方向，一個研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)、暗物質(zhì)和暗能量的嶄新時代即將全面開啟。
事實上，國際上已建成一批相關(guān)的宇宙學(xué)射電觀測裝置，比較著名的有LOFAR(歐洲)、WMA(澳大利亞)和MeerKAT(南非)等射電干涉陣列。我國也先后以國家天文臺的力量建成了21CMA和天籟等射電觀測陣列，從而躋身21厘米宇宙學(xué)的國際競爭之列。
項目科學(xué)家、巴西科學(xué)院院士、巴西圣保羅大學(xué)Abdalla教授指出，通過BINGO項目，人類將能在更好的尺度和精度上獲得重子聲學(xué)振蕩等現(xiàn)象的物理信息，將對宇宙膨脹歷史以及暗能量本質(zhì)的認(rèn)識提升到一個全新的階段。
（資料來源：科學(xué)網(wǎng)）
（資料來源：科學(xué)網(wǎng)）
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