中国天眼 FAST 获得银河系气体高清图像，有何意义？还有 ...

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中国天眼FAST获得银河系气体高清图像

近日，国家天文台韩金林研究员科研团队利用中国天眼FAST探测了银河系内气体介质，获得高清图像。系列成果于2022年12月10日发表在专业学术期刊《中国科学》上。
中科院国家天文台科研团队利用中国天眼FAST对银河系逐点巡测、搜寻脉冲星的同时，同步记录了星际气体的谱线数据，并于近期完成了对银河系一个部分的观测，处理了约4.4万条无线电谱线数据，获得了国际上最高灵敏度和清晰度的银河系内氢原子气体的分布结构和电离气体的弥漫特征。该科研团队利用脉冲星探测了银河系内迄今为止最大范围的磁场特征，并利用中国天眼FAST扫描了银河系的一块区域，新证认出两例超新星爆炸的遗迹。这些研究从多个角度揭示了在星际空间中隐藏的恒星从诞生到消亡的奥秘，对理解银河系中的天体诞生和星际空间的物质循环具有重要意义。
中科院国家天文台研究员韩金林介绍，在广袤星际空间弥漫的氢原子气体，汇聚冷却后能够形成氢分子云团，并在高密度核心孕育出新一代恒星。新生的恒星会电离周围气体，恒星由生到死、不断演化，最终消亡后爆炸，并将合成的气体和元素挥洒到星际空间，其中一些恒星消亡后会产生超新星遗迹和脉冲星。利用新观测的数据，科研人员将在银河系结构方面做出新的探索，发现银河系远距离的电离气体和原子气体的结构，并对这些气体形成恒星和周围的电离的物理特征进行深入研究。



FAST揭示的银河星际氢原子气体分布图（速度区间-150 km/s到+150 km/s的累积）



FAST揭示的银河系星际空间电离气体分布图（速度区间-40 km/s到+120 km/s的累积）

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五百米孔径球形射电望远镜（FAST）拥有最大的无线电波收集区，面积为300米，光圈效率约为60%。它在指向方面具有出色的性能，一般误差小于8弧秒，并且可以在天顶角小于26.5度的天顶角下跟踪几个小时。跟踪观测可以通过时间的推进进一步提高灵敏度。FAST与安装的19波束L波段（1000-1500MHz）接收器一起，在主焦点处的系统温度约为20K，它是目前世界上最灵敏的L波段射电望远镜。
FAST GPPS调查和搭载光谱数据

作为FAST科学委员会于2019年底批准的五个FAST关键科学项目之一，银河平面脉冲星快照（GPPS）调查于2020年2月正式开始观测。GPPS调查的目标是在|b| <银河纬度10度的银河平面上进行最敏感的脉冲星测量，最优先考虑|b| < 5度内的区域。快照观测模式是专门为FAST GPPS调查设计的，其中可以通过4个指向和3个快速光束开关来充分观察。GPPS调查非常成功，发现了大量的脉冲星。
在GPPS调查期间，一组独立的频谱数字后端连接到19波束L波段接收器，并同时记录了覆盖1000-1500 MHz频段的1024k通道光谱线数据的四个偏振。由于FAST的收集面积巨大，以及每束光束的集成时间为5分钟，这些搭载光谱数据具有很大的灵敏度，因此是研究具有出色光谱分辨率（~0.477 kHz）的银河星际介质的宝贵资源。


使用FAST窥视银河系

通过使用GPPS调查数据，可以在许多方面调查银河系的性质：

• 使用GPPS搭载光谱数据，可以以以前所未有的灵敏度详细地检测到银河系HI气体；
  
• 使用GPPS搭载光谱数据，可以通过无线电重组线（RRL）检测到银河系电离气体，在非常宽的天空区域具有很高的灵敏度和分辨率；
  
• 使用GPPS调查期间记录的弱脉冲星的极化数据，银河系磁场可以在银河晕和圆盘的广泛区域揭示出来。弱脉冲星的法拉第自转测量，其中大多数是由FAST新发现的，如果没有FAST，将很难测量；
  
• 使用FAST观测的扫描模式以及GPPS观测的跟踪，可以以极高的灵敏度和分辨率检测到我们银河系的无线电连续体发射。
  

银河平面脉冲星快照调查



FAST的19根L波段接收器的横梁的四个波束切换步骤可以完全覆盖天空区域进行测量。
    考虑到19个光束接收器可以在光束切换模式下轻微移动，这种光束切换的每一步只需20秒，因此我们在2019年3月设计并成功测试了快照模式，以便馈送小运动的四个步骤使进行观测的四个指向完全覆盖0.157平方度的天空面积。
基于这种高效快照模式的观测，2019年FAST的开放会议，我们设计了银河平面脉冲星快照（GPPS）调查。GPPS调查的目标是在银河纬度+-5度的银河平面上进行最敏感的脉冲星测量，稍后测量将扩展到+-10度。每个指向的集成时间为5分钟（即300秒）。可以通过光束开关的4个指向来测量，总共需要21分钟，包括指向4*5分钟和3*20秒的光束切换。预计在FAST可见的银河平面的这个天空区域，预计将发现大约1000颗脉冲星，也有可能发现旋转周期极短或轨道周期极短的脉冲星，因为它们是双星。


天空中的脉冲星分布和FAST可见的银河平面。

我们进行了一系列的测试观察。最初的努力是检查数据采集系统，测试指向准确性，并设计数据转换软件。我们设计并随后不断改进数据处理管道。射频干扰（RFI）已被各种方法排除在外，例如ArPLS-ST。我们在2019年发现了一些脉冲星。2019年底，GPPS项目已被FAST科学委员会正式接受为FAST五优先的主要项目之一。


自2019年3月以来，进行了广泛的观测，我们已经检测到数百个已知的脉冲星，并发现了许多新的脉冲星。
窥视银河系：GPPS搭载光谱数据中检测到中性氢气（HI）

中性氢（HI）是银河系星际介质的基本成分之一。HI气体是恒星形成的原材料，在星系演化中发挥着重要作用。观察银河系HI气体的发射线可以揭示银河系盘中一个延伸的区域，即使在银河系的远端也是如此。射电望远镜和干涉仪都用于观测银河系HI气体。


著名的银河HI调查在1.5公里/秒的相同光谱分辨率下的归一化通量灵敏度与测量空间分辨率（左）和天空覆盖率（右）的比较。干涉测量用符号标记，用开放式符号标记单盘调查。
在观测银河平面脉冲星快照（GPPS）调查期间，一组独立的频谱数字后端连接到19波束L波段接收器，并同时记录了覆盖1000-1500 MHz频段的1024k信道光谱线数据的四个偏振积值。FAST的巨大收集面积和每束光束5分钟的长集成时间使GPPS搭载光谱数据成为迄今为止对银河HI发射/吸收最详细的调查。
我们处理了银河经度从33度到55度和银河纬度在±2度以内的搭载HI数据。最初发布的HI数据产品的速度分辨率为0.1公里/秒，范围为-300公里/秒至+300公里/秒。它可用于检测精致的星际HI结构，并提高我们对星际介质的理解。


HI柱密度图集成在-150公里/秒至+150公里/秒的速度范围内。

通过无线电重组线从GPPS搭载光谱数据中检测到电离气体

电离气体是银河星际介质（ISM）的主要成分之一。它广泛分布在银河系中，从银河系中心到遥远的外星系，约占银河系总气体质量的20%。对银河系电离气体的观测对于理解许多天体物理学问题至关重要，例如恒星的形成和HII区域、电离ISM的运动学、银河系的电子密度分布和螺旋结构，以及银河ISM中的气态金属离子的利用。然而，与许多原子气体、分子气体和星际尘埃的调查相比，之前对电离气体的调查必须在观测灵敏度、空间分辨率、光谱分辨率和天空覆盖方面得到改进。特别是银河系中的弥漫性电离气体，它是银河系中最后一个需要足够灵敏度和分辨率研究的主要方面。无线电重组线（RRL）是弥漫电离气体的最佳示踪剂之一，因为它们可以探测整个星盘
在观测银河平面脉冲星快照（GPPS）调查期间，一组独立的频谱数字后端连接到19波束L波段接收器，并同时记录了覆盖1000-1500 MHz频段的1024k信道光谱线数据的四个偏振积。FAST的巨大收集区域和每束5分钟的长集成时间使GPPS搭载光谱数据成为检测L波段氢（H）、氦（He）和碳（C）RRL的最敏感的资源。
通过调查团队开发的数据处理方法，我们处理了Hnα RRL，并获得了内星系88平方度面积的灵敏平均Hnα RRL地图。Hnα RRL数据的空间分辨率约为3 arcmin，光谱分辨率为2.2 km/s，典型的光谱rms为0.25 mJy/光束。如果需要3σ检测限制，GPPS Hnα RRL观测结果对发射测量值约为200 cm^{-6} pc很敏感。Hnα RRL地图显示了由许多HII区域和大型弥漫电离气体区域主导的复杂结构特征。
我们检测到302个已知HII区域的约312个RRL组件，即已知HII区域的94%，并确认了观测的天空区域的43个HII区域候选（见论文中的表4）。Hnα RRL地图解决了遥远外星系中的几个大型HII区域或恒星形成配合物。检测到弥漫性电离气体的扩展RRL特征。此外，GPPS数据还能够为其他类型的RRL提供敏感检测，例如Cnα、Henα、Hnβ和Hnγ RRL，这些将由调查小组在不久的将来提供。GPPS调查搭载光谱线数据将促进我们对银河系电离气体特性的理解。


在FAST GPPS调查中以背靠背模式记录的Hnα RRL的速度集成强度图。观察光束的大小约为3 arcmin。集成的速度范围从-40公里/秒到120公里/秒。

蓝毛凤凰都bv

对于这些问题，答多了。也失出我的意义，因我申请能造一个宇宙模型，无人理采和支持！更没人相信我要的实验及理论。