今天(7月6日),国际合作射电宇宙学项目BINGO宣布全球启动。作为射电天文和宇宙学领域内的一项重大国际合作计划,巴西、英国、法国、瑞士及中国科学家将在该项目中通力合作,在亚马逊森林边建造一架专门用于观测宇宙中性氢气体的大型单口径射电望远镜,探测宇宙深空发射来的重要信号,从而揭示宇宙结构和暗能量的奥秘。望远镜预计于今年年底建成,明年开始收集数据。
BINGO是BAO(Baryon acoustic oscillations)for Integrated Neutral Gas Observations的缩写,意即通过对宇宙中中性氢气体的观测来捕捉重子声学振荡信号。
宇宙中存在大量中性氢气体,这些气体中的氢原子基态能级超精细结构之间的跃迁会产生电磁波波长为21厘米的线辐射(中性氢21厘米线),是研究宇宙结构和演化的有力工具。
近年来,伴随着技术进步对宇宙中性氢气体的21 厘米线进行精确观测已成为可能。目前,国际上已经建成和正在设计建造的一系列大型射电望远镜设备都瞄准了21厘米宇宙学,一个研究宇宙大尺度结构、暗物质和暗能量的一个崭新时代即将全面开启。
BINGO项目是射电天文和宇宙学领域内的一项重大国际合作计划,获巴西、英国、法国、瑞士及中国国家自然科学基金委重点项目支持。该项目由巴西圣保罗大学领导,英国曼彻斯特大学、伦敦大学学院、瑞士联邦理工学院以及中国团队(上海交通大学、扬州大学以及中国电科网络通信研究院等为核心)联合推进,共同建造一架专门用于观测宇宙中性氢气体的大型单口径射电望远镜,探测宇宙深空发射来的重要信号,揭示宇宙结构和暗能量的奥秘。
▲BINGO效果图,将于今年年底建成,明年开始采集数据
BINGO 望远镜将建于杳无人烟的亚马逊森林边,可最大限度地避免人工无线电发射源的干扰。项目还采取了已在欧美空间项目中使用的先进成熟技术,并设计了特殊的信号采集系统,可最大限度地抑制干扰,提高数据质量。
BINGO 项目是国际平方公里阵项目(国际Square Kilometre Array项目,即SKA)探路者计划之一。与其它探路者项目相比,BINGO侧重于研究宇宙开始加速膨胀后的时期(宇宙大爆炸后9亿年以来的时期),将有希望通过有效研究重子声学振荡现象来揭示暗能量的物理本质。
目前,国际上已建成一批相关的宇宙学射电观测装置,比较著名的有LOFAR(欧洲)、WMA(澳大利亚)和MeerKAT(南非)等射电干涉阵列。
我国也先后以国家天文台的力量建成了21CMA和天籁等射电观测阵列,从而跻身21厘米宇宙学的国际竞争之列。
上述装置是探测宇宙再电离“第一缕光”的先行探路者,所获得的经验和人才储备都将对未来国际平方公里阵(SKA)提供宝贵的支持。
近年来,数个单口径天文望远镜项目(包括我国的FAST与巴西的BINGO)也先后加入了21 厘米宇宙学领域的竞争。
BINGO项目中国团队将侧重于通过测量和分析功率谱信号中的重子声波振荡信息,优化宇宙学距离的计算方法并精确确定宇宙膨胀率,揭示暗能量和暗物质属性、检验修改引力并测量中微子质量。目前,中国团队承担了BINGO理论模板、强前景干扰扣除算法以及望远镜基建等核心任务。
“基于BINGO,我们将能够从根本层面上回答宇宙学的一些最基本关键问题,而随着这些问题的解答,人类对宇宙的认识也将进入一个新时代。”首席科学家组成员、长江学者、上海交通大学航空航天学院特聘教授王斌认为,从时间轴上看,BINGO项目的启动也恰逢其时,可为未来我国的FASTA(中国FAST阵列)和国际SKA项目积累宝贵技术经验并培养关键人才。
项目首席科学家、巴西科学院院士、巴西圣保罗大学Abdalla教授指出,暗能量的本质是当代自然科学中的重大难题,同时也是极有可能孕育新物理发现的最前沿科研问题之一,“通过BINGO项目,人类将能在更好的尺度和精度上获得重子声学振荡等现象的物理信息,将对宇宙膨胀历史以及暗能量本质的认识提升到一个全新的阶段”。
作者:许琦敏
责任编辑:任荃
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