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北青网|窗口40余年后重启！清华团队探测到来自蟹状星云信号


至和 ， 是宋仁宗使用的第八个年号 。
改元 ， 是因为上一年天有异象 ， 期望避凶化吉 。 但至和元年 ， 异象再生 。 《宋史》记载 ， “自至和元年五月 ， 客星晨出东方 。 ”
后来 ， 这颗“客星”爆炸 ， 七八百年后 ， 人类又多次观测到客星的残骸 ， 因其形似甲壳类动物 ， 被称为“蟹状星云” 。
这个位于金牛座东北区域 ， 距离地球约6500光年的“蟹状星云” ， 中心区域是一颗脉冲星 ， 高速旋转 ， 不断喷射电磁脉冲信号、电场风和带电粒子 ， 一直受到天文学家的高度关注 。

北青网|窗口40余年后重启！清华团队探测到来自蟹状星云信号
本文插图

冯骅在调试仪器
2018年10月 ， 清华大学一位叫做冯骅的年轻教授和他的学生 ， 也把目光对准了“蟹状星云” 。
坚持不懈地探测 ， 终于结出硕果——冯骅团队成功探测到“来自蟹状星云及脉冲星的软X射线偏振信号” ， 一个停滞了40余年的天文观测新窗口 ， 在中国科学家的带领下成功重启 。
3D宇宙
蓝色的宇宙中 ， 一团白色的星云 ， 旋转、喷射 ， 一颗小小的卫星 ， 正向着星云前进……这是今年5月《自然·天文》杂志的封面 ， 讲述的是一位中国科学家及其团队的成果 。
冯骅来自浙江 ， 1997年考入清华大学 ， 出于对物理的喜爱 ， 选择工程物理专业 。 虽然当时 ， 他对工程物理学什么 ， 还有些懵懂 ， 但四年的本科学习让他受益匪浅 。 “基础物理研究需要工程的支持 ， 越是对未知的领域的探索 ， 对工程的要求越极端 。 ”冯骅回忆 ， “可能正因为当时受到了两方面的训练 ， 我才走进了空间天文仪器的领域 。 ”
四年光阴 ， 转瞬即逝 。 本科毕业 ， 冯骅继续留校深造 ， 并拿下核科学与技术博士学位 。 结束四年国外科研工作 ， 2008年11月 ， 冯骅回到清华大学工程物理系任教 。 2019年4月 ， 清华大学成立天文系 ， 作为天文系前身清华大学天体物理中心成立之初的博士生 ， 冯骅加盟天文系 ， 同时任工程物理系兼职教授 。
“天文系好不好与望远镜的口径成正比 。 ”冯骅曾如此开玩笑 ， 在他看来 ， 天文学是一门观测驱动的科学 ， 其发展在很大程度上依赖于新的观测方法和手段 ， 即天文观测的新窗口 。
“如果把天文学设想为一列火车 ， 望远镜和探测器就是车头 ， ”冯骅打了个比方 ， “天文学家一方面把望远镜做得更大更灵敏 ， 让火车跑得更快 ， 同时还在思考如何修建新的铁路 ， 开凿新的隧道 ， 让火车可以领略不同的风景 。 ”
“X射线偏振观测” ， 就是冯骅想要寻找的“新铁路” 。
天体物理 ， 太过深奥 ， 冯骅努力说得浅显 。 “看过3D电影吧 。 ” 冯骅说 ， 看3D电影 ， 要戴个墨镜 ， 这墨镜就是一个偏振的滤光片 ， 可以帮助观众看到3D的图像 。 “X射线偏振观测” ， 就是要在X射线波段观看宇宙里新的维度 ， “这对高能天体物理研究意义重大 。 ”冯骅说 ， “我们感兴趣的黑洞、中子星这类极端天体的光学辐射很弱 ， 却是很强烈的X射线辐射体 ， 利用X射线偏振测量 ， 可以获得高能辐射区域磁场方位、天体的几何对称性 ， 从而进一步理解与这类极端天体密切相关的天文现象的物理过程发生机制 。 ”
世界各国的科学家们一直在寻找这条“新铁路” ， 40年前 ， 曾经成功过一次 。 1975年 ， 美国科学家曾通过搭载在OSO-8卫星上的探测器 ， 首次精确测量并发现蟹状星云的X射线辐射具有高度线偏振 。
“那是第一次实验 ， 也是此后40余年间最后一次实验 。 ” 冯骅说 ， 重启天文观测新窗口 ， 成为他追逐的目标 。
极化的光线
科学家第一次探测到蟹状星云X射线偏振时 ， 冯骅还没有出生 。
40余年停滞 ， 探测灵敏度不足 ， 被认为是X射线偏振技术的主要瓶颈之一 。 2001年 ， 意大利科学家证实了一种软X射线偏振测量是“近乎理想的探测技术” ， 被视为这一领域的“转机” 。 此时 ， 冯骅本科毕业 ， 进入最旺盛的科研状态 。


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