漫漫星空,探索未有穷期(讲述·弘扬科学家精神)(2)

光山新闻网 采集侠 2023-02-02 09:04:06
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  传统的望远镜观测模式一般是一个点一个点地观测。FAST安装了19个接收机,意味着同一时刻可以把天上19个位置上任何星体发出的信号都记录下来。“我们在此基础上突破创新,采用了更高效的观测模式,即快照模式。这19个接收机仿佛19只凝视星空的眼睛,通过快速微调望远镜,让‘眼睛’略微转动,把一整块天区全部覆盖,大幅提高观测效率。”韩金林说。

  为了测试快照模式,并验证银道面脉冲星巡天项目的可行性,2019年3月17日,国家天文台副研究员王陈等6人赶赴1700多公里之外的深山——贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼,FAST就坐落于此。

  “FAST的接收面积相当于30个标准足球场,沿着望远镜走一圈大约1.6公里。”王陈被眼前的景象深深震撼,“我们一定要用好它!”

  观测试验分为3个小队:一队由高旭阳和侯立刚负责19波束分布测试;二队由王陈和孙京海负责快照模式控制的测试;三队由王鹏飞和王涛负责脉冲星数据处理流程开发。当晚,第一次观测试验开始。按照事先计算的结果,如果19波束排布图准确,那么FAST的第十八个波束应该能看到一颗明亮的脉冲星,结果一无所获,加之试验时间有限,大家顿感压力巨大。

  经过紧张的复核,仔细检查每一行代码,最后发现是接收机转动方向与预期相反导致的。大家立即改正程序,展开第二次测试。3月21日下午,大家屏息凝神,等待观测结果。一条条明亮的脉冲清晰出现在电脑屏幕中央,“看到了,看到脉冲星了!”这是项目组第一次利用FAST观测到脉冲星,所有人心中都充满了无限自豪。

  为了配合一队、二队的进度,三队几乎不眠不休开发软件,全力为快照观测模式下的数据处理提供基础程序,并为后续搜寻工作做准备。这3个小组相互独立又高度协作,几天内就完成了测试任务。数据表明,观测同样面积的天区并达到相同的灵敏度,快照模式仅需21分钟,传统的跟踪观测模式则需要40到60分钟。

  “一个看似不起眼的小错误都可能带来大麻烦。”韩金林说。他搭建了一个脉冲星搜寻流水线,把用于搜寻的各个模块都串联起来,以实现全自动化搜寻脉冲星的目标。脉冲星搜寻需要遍历所有可能的色散量,几个月后,团队突然发现,搜寻结果中少了一批脉冲星。经过排查,最终发现是早期的一个模块中,有一行程序少了一个逗号。修改这个错误后,项目组不得不将之前几个月的海量数据重新处理,否则就会遗漏大量的脉冲星。

  吃苦耐劳,争分夺秒,实现搜寻工作持续迭代

  “十小时工作制”,韩金林常对团队里的年轻人这样说。实际上,韩金林付出的精力远不止于此。“韩老师经常工作到半夜一两点,第二天一大早又来办公室,几乎全年无休。”博士生王涛说。

  受韩金林的影响,项目组的年轻人也是早来晚走,有时干脆睡在办公室里。“有一次大年初一,微信群里还在讨论任务。半夜一两点微信群里还有新消息,更是常事。”博士生周德江说。

  2019年9月,为了取得阶段性成果,韩金林带领学生处理FAST调试数据,力求在较短时间里能有更多发现。当时项目组已观测了五六十个天区,每个天区都能产生几千甚至上万个脉冲星候选体的图片,但其中九成以上都是干扰信号。由于早先国际版人工智能打分程序对干扰剔除不够充分,只能人工进一步筛选出真正的脉冲星信号。