揭示宇宙结构 中外科学家将合作建造大型望远镜
近日，国际合作射电宇宙学项目BINGO宣布全球启动。中国科学家团队将和巴西、英国、法国、瑞士等多国科学家共同建造一台特殊的观测中性氢气体的射电望远镜，揭示宇宙结构和暗能量的奥秘。该项目得到巴西、英国、法国、瑞士及中国国家自然科学基金委重点项目支持。 这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将建于杳无人烟的亚马逊森林边，可最大限度避免人工无线电发射源的干扰。此外，BINGO 项目还采用了已在美国WMAP和欧洲Planck空间项目成果应用的强度映射(Intensity Mapping)和信号干涉等先进成熟的技术，有针对性地设计了特殊的信号收集系统，可以进一步减少干扰源的影响，从而提高数据质量。该望远镜预计于今年年底建成，明年开始收集数据。 在BINGO项目中，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。上海交通大学、扬州大学、中国电科网络通信研究院等科研机构组成了该团队的核心。他们的工作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。 BINGO项目建设和运行不仅对空间科学、物理学、天文学等学科的科学研究、队伍建设和人才培养具有非常重要的意义，也将有力促进信息、电子、机械等相关学科的一步融合交叉，提升这些学科的创新能力，优化交叉型新工科人才的培养。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，BINGO项目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。另外，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。 BINGO的含义是通过观测宇宙中的中性氢气体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，即中性氢21厘米线。 早在2018年， 《自然》杂志刊文宣布天文学家成功捕捉到了宇宙再电离时期的21厘米中性氢原子信号，探测到了宇宙的“第一缕曙光”——大爆炸后1.8亿年，宇宙的第一批恒星诞生了。这意味着天文学对宇宙“黑暗时代”的研究，翻开了一个新的篇章。 未来，伴随着技术进步，对宇宙中性氢21厘米线进行精确观测已成为可能，“21厘米宇宙学”正在国际天文学界兴起。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这一方向，一个研究宇宙大尺度结构、暗物质和暗能量的崭新时代即将全面开启。 事实上，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。 项目科学家、巴西科学院院士、巴西圣保罗大学Abdalla教授指出，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。（资料来源：科学网）
