“天籁”实验正式成为“SKA探路者”

10月21日，记者从中国科学院国家天文台（以下简称国家天文台）获悉，近日，平方公里阵（SKA）大射电天文台组织官方认证我国中性氢强度映射巡天实验“天籁”项目（以下简称天籁实验）为“SKA探路者”项目。

SKA是目前正在建设的下一代巨型射电望远镜阵列，也是一个政府间合作的望远镜项目，目前正式成员国包括中国、南非、英国、澳大利亚等10个国家。SKA探路者项目与先驱项目包含了来自世界各地的多个与SKA科学技术相关的大型科学装置。尽管SKA望远镜已经开工建设，但探路者项目的相关最新研究成果，依然可以为SKA提供新的科学探索机遇，检验新的探测技术。此外，这些技术也可以应用到人类未来更大的天文望远镜项目中。

“天籁”射电干涉阵列位于新疆哈密市巴里坤县大红柳峡乡，由国家天文台主持建设，其目的是检验暗能量射电探测的各项关键技术。

根据目前的天文学观测，我们的宇宙有大约70%是神秘的暗能量，它引起了宇宙的加速膨胀。暗能量无法直接观测，但其含量和特性可以通过观测宇宙随时间的膨胀速率进行研究。宇宙大爆炸产生的“余波”在早期宇宙的物质分布上留下了印迹，最终成长为如今的大尺度结构。通过研究宇宙的大尺度结构物质分布，天文学家可以得到宇宙重子声波振荡，从而确定出宇宙随时间的膨胀速率。

“天籁”一词来源于庄子的《齐物论》，意为宇宙万物自然之声，天籁实验探测的是宇宙重子声波，由此得名。天籁实验所直接观测的信号是源于中性氢原子的21厘米射电信号。中性氢是宇宙中含量最高的元素。在宇宙膨胀过程中，其21厘米信号已经红移到了更长的波长范围。天籁实验能够在比较宽的波长范围内观测21厘米信号及其红移信号，从而得到宇宙的三维物质分布情况。

天籁实验现已建成两种构型的阵列望远镜。一种称为“柱形射电阵列”，有三个柱面反射面天线，安装有96个馈源。另一种称为“碟形射电阵列”，有16个口径6米的抛物面天线。这些阵列可以用于检验中性氢巡天实验的相关探测技术，从而应用到SKA项目中。

天籁实验研究团队的成员由国家天文台和多个国内高校的相关学者、研究生组成，此外还有来自美国、法国等国外研究机构的专家、学者。天籁实验的开展为我国射电天文学领域提供了重要的科研平台，也为我国的射电探测技术培育了优秀的技术人才。

据天籁实验首席科学家陈学雷介绍，天籁实验的射电阵列可以检验各种数据处理方法，从而提取出微弱的21厘米中性氢信号，这些技术都可以应用到SKA项目中。

“通过开展实际的观测工作，对真实数据进行分析，我们可以发现一些实际存在的问题，而这些问题仅通过理论分析工作是无论如何也无法全面考虑到的。”陈学雷表示。

“探路者实验项目为SKA大射电天文台铺平了道路。即使我们现在已经进入初步运行阶段，现有的射电天线与实验项目仍将能够为我们的科学计划和研究基础提供见解。”SKA大射电天文台科学总监罗伯特·布劳恩介绍。

据了解，为了实现星空的快速巡天观测，天籁实验阵列采用了大视场设计，这也适合SKA相关的科学目标，例如快速射电暴搜寻（Fast Radio Burst）。快速射电暴是来自于银河系以外宇宙深处的快速电磁波脉冲现象。在东北大学支持下，天籁实验近期在原有阵列附近扩建了3个新阵列，可以实现对快速射电暴的精确定位，探测能力得到了进一步提高。