
建成后的BINGO主体部分(认识图)。 费力像片
天地辽阔,银河文明。当代天地学表面以为,天地正在加快扩张,而撑开其广硕“骨架”的强大张力被称为暗能量。因此,探伤暗能量,揭开其高明面纱,将成为解密天地往日与改日的关节。
繁多的亚马孙雨林深处,一只强大的眼睛正惺忪地睁开眼眸。这是由中国、巴西等国紧锣密饱读开荒的“捕捉天地中重子声学飘浮信号射电千里镜”(BINGO)。2025年9月,跟着BINGO主体结构由中国告成运抵巴西,开荒矜重投入拼装调试阶段。算作不雅测天地中性氢气体的大型单口径射电天文千里镜,BINGO建成后将通过测度氢的谱线,分析天地的结构与演化,对外洋空间测度具有紧迫作用和真理。
寻找读懂暗能量的“圭表尺”
相较于138亿年的天地演化史,东谈主类对暗能量的剖析尚不及30年。
早在20世纪20年代,天文体家通过红移表象(光波在天地扩张经过中被拉长的表象,红移越大,看到的就是越早期天地发出的光),初度发现了天地扩张的隐私。但很长一段时间里,主流不雅点齐以为引力将逐渐减缓,以致把扫数物资再拉总结。直到1998年,东谈主们对Ⅰa型超新星的不雅测发现天地的扩张不仅莫得延缓,反而还在加快,这透彻颠覆了传统的天地学表面。
由此,科学家系统构建出新的天地学圭表模子,其中一个紧迫冲突就是引入暗能量认识。
“不错将暗能量念念象成内置于空间中的摒除力。”扬州大学引力与天地学测度中心负责东谈主王斌说。该中心承担BINGO神色标部分表面想象,还与中国电科辘集通讯测度院团结完成了中枢开荒的建造职责。
暗能量看不见、摸不着,东谈主们只可通过它对天地举座扩张产生的远随性学效应盘曲阐发其存在。其中,重子声学飘浮(BAO)技巧即是最紧迫的步调之一。
BAO是天地大圭表结构上的规章图案。天地出身初期,重子与光子组成酷暑的“等离子汤”,在引力和辐射压的拉扯中酿成向据说播的密度波。直到天地冷却,这些波被一忽儿“冻结”,在天地中留住的震动印章像一把凝固的“圭表尺”。天地扩张会引起BAO物理圭表等比例拉伸。通过测量BAO圭表变化就能推算出天地扩张情况,进而接头暗能量的性质。
那么,如安在浩淼的天地时空中读准这把“圭表尺”呢?
这就不得不提到一种天地中鄙俚分散的“示踪剂”——中性氢。
{jz:field.toptypename/}“氢元素是组成天地间各式物资最主要、最精深的基础原料。”王斌先容,氢原子在特定能级间跃迁时,会辐射或罗致一个波长为21厘米的光子(射电波),这是属于中性氢的专属“身份证”,亦然识别天地大圭表物资分散的关节凭证。
哄骗射电千里镜接受不同红移下21厘米辐射强度,能勾画出跨越大宗天地年代的中性氢舆图,进而了解不同期期BAO圭表变化情况。
哄骗中性氢信号不雅测天地
诚然中性氢信号是测度天地结构和演化的有劲用具。但其跨越无数光年,到达地球时已严重衰减,再加上各式星系及东谈主工信号搅扰,其强度比布景杂音低4到5个量级。
“哄骗中性氢信号不雅测天地,就像在东谈主声欢叫的率领场里,听清一根针掉在地上,况且还要精准测量这根针的位置。”扬州大学引力与天地学测度中心考验吴健聘先容,比年来成绩于不雅测开荒、分辩算法等技巧卓著,21厘米天地学迎来了强大卓著,联系测度正处在聚合爆发的前夕。
2021年,由中国、巴西、英国、法国等国团结开展的BINGO神色矜重开动。神色贪图由中巴共同出资,米兰体彩在巴西帕拉伊巴州开荒一台直径40米的大视场射电千里镜,并不雅测天地中性氢信号。
“东谈主烟非凡的亚马孙雨林领有大家极佳的电磁环境。”神色首席科学家之一、巴西圣保罗大学考验埃尔西·阿卜杜拉先容,繁多的雨林和周围山脉酿成了自然樊篱,还好像顽抗和罗致来自迢遥的无线电杂音,为BINGO提供了高超的不雅测环境。
中方由上海交通大学、扬州大学、中国科学技巧大学、中国科学院上海天文台、中国电科辘集通讯测度院等多家单元组成交叉学科团队,深度参与BINGO神色想象与测度。
“BINGO神色中国团队侧重于通过测量和分析功率谱信号中的重子声学飘浮信息,优化天地学距离的诡计步调并精准笃定天地扩张率,揭示暗能量和暗物资属性、查考修改引力并测量中微子质料。”王斌说,在前期想象阶段,中国团队承担了BINGO表面模板、强远景搅扰扣除算法以及千里镜基础开荒想象与建造等中枢任务。
大家近百名科研东谈主员捏续攻关
2025年6月9日,BINGO主体结构由中国启运,漂洋过海奔赴巴西。
“为建造这个大型天文开荒,大家近百名科学家和工程师已勾通开展了4年合营攻关。”来自巴西的拉丽莎考验加盟扬州大学引力与天地学测度中心超三年,她与中方团队通力合营,完成了远景扣除等关节门径的想象和优化。其中,拉丽莎参与开发的一种GNILC信号分辩算法,好像有用去除远景和噪声,缩小银河系等辐射源搅扰。
“这么的信号波动特别轻细,近似于从震耳欲聋的交响乐中索要出0.6分贝声响。”吴健聘说。
针对暗能量探伤,科研团队对光学系统、开荒结构和插手系统等进行了系统重构。最终,BINGO职责频率想象为980兆赫到1260兆赫,将从空间和时间维度同期测绘天地三维舆图,专注不雅测分析天地年齿9亿年于今的BAO圭表变化,久了接头暗能量的物理实质。
钢结构“漂洋过海”运抵大洋此岸后,需要由巴西方面进行拼装。据了解,BINGO主副反射体均由4000余根钢管和近千个螺栓球组成。该仪器还能妥当雨林的干冷环境。
为了完成精密制造的极限挑战,中国电科辘集通讯测度院高等工程师张子乾教唆团队勾通开展了60天集体攻关,尝试了37种决议,将数万张图纸优化成千余张,最终已毕了力学、数学与好意思学的完满会通。
“中国制造给冷硬的钢铁带来了更多惊喜。”启运庆典上,巴西国度空间测度院院长卡洛斯·莫拉推奖。
如今,巴西帕拉伊巴州乌鲁布山脉上的BINGO主体开荒静静赠送,基地开荒已投入攻坚阶段。这只环顾天地的大眼睛瞻望将于本年启用,数据中心开荒在万里以外的扬州大学,首批数据将面向大家150余所科研机构洞开分享。
拓宽BINGO应用规模
快速射电暴是一种来自天地深处、捏续时间极短但能量强大的射电波爆发,是比年来天文体的前沿测度规模之一。
2025年9月,BINGO团队在外洋天文体泰斗期刊《天体物理学杂志通讯》发表了一篇著作,哄骗BINGO模子数据分析了快速射电暴对天地学模子的敛迹。
“这项测度让咱们对BINGO神色信心倍增。”团队成员桑语说,后果有劲讲明了BINGO好像有用兼容快速射电暴不雅测,进一步拓宽了BINGO的应用规模。
事实上,这仅仅BINGO小试牛刀。BINGO专注于暗能量测度,视场大、巡天速率快,好像与其他射电千里镜酿成有用互补。外洋上主流的射电千里镜远景扣除算法主要侧重于300兆赫以内的低频波段,BINGO则侧重温雅中高频波段信号,这意味着其是大家为数未几的专注于探伤晚期天地的射电千里镜。
成绩于BINGO灵巧的探伤才气,改日还将给其加装一台相应波段的射电辐射器,让BINGO好像在1000公里轨谈识别直径小于0.5米的陨石或天际垃圾。
据了解,BINGO团队先后与FAST、“天籁”等神色缔结计谋合营公约。改日将鼓励数据分享、科研合营与东谈主才培养,进一步进步中国的天地学测度地位。