大海撈針 ！“中國天眼”搜索脈沖星有多難

隨著昔日“射電之王”阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的坍塌，全世界只剩下一只射向宇宙的“大眼睛”——“中國天眼”500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST。

作為世界最大單口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST自2016年竣工以來，就表現(xiàn)出“極強(qiáng)的靈敏度”，截至目前 ，基于FAST數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的脈沖星超過240顆，在同一時(shí)間段位居世界第一。

鮮為人知的是 ，這些脈沖星發(fā)現(xiàn)的歷程，如大海撈針一般困難 。中科院國家天文臺(tái)FAST工程總工程師姜鵬給出這樣一組數(shù)據(jù)
：FAST在2018年觀測(cè)時(shí)，峰值數(shù)據(jù)率每秒就可以達(dá)到38G。其產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)
，給FAST團(tuán)隊(duì)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

1月8日，全球范圍內(nèi)規(guī)模最大 、參與人數(shù)最多的大學(xué)生超算賽事——2020-2021 ASC世界大學(xué)生超算競(jìng)賽初賽結(jié)束，來自全球各大高校的參賽隊(duì)伍在過去兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，所做的就是利用超級(jí)計(jì)算機(jī)向FAST的海量數(shù)據(jù)發(fā)起“進(jìn)攻”，完成了一項(xiàng)尖端科學(xué)的挑戰(zhàn)——脈沖星搜索
。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)博士牛佳瑞說，脈沖星是近現(xiàn)代天文學(xué)、物理學(xué)領(lǐng)域的前沿研究課題。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)曾兩度授予脈沖星相關(guān)發(fā)現(xiàn)
，而近兩年關(guān)于引力波發(fā)現(xiàn) 
、黑洞證實(shí)等榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的重大突破，也與脈沖星研究有著直接或間接的關(guān)系。脈沖星的研究，因此備受矚目。

脈沖星搜索，是開啟脈沖星研究的第一步 。據(jù)牛佳瑞介紹，目前人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)3000余顆脈沖星 ，但這僅僅是全部脈沖星的一小部分。脈沖星遙遠(yuǎn)而致密，人們無法像夜晚看星星那樣看到脈沖星，需要借助天文望遠(yuǎn)鏡 。而天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)脈沖星，本質(zhì)上是探測(cè)脈沖星發(fā)出的輻射信號(hào) 。

牛佳瑞說，脈沖星搜索非常困難 ，背后有兩大原因 ：一是在地球和周圍的環(huán)境中 ，存在大量的射頻干擾，這些干擾比脈沖星信號(hào)強(qiáng)得多  ，如何識(shí)別消除它們是脈沖星搜尋的大問題；二是觀測(cè)數(shù)據(jù)量龐大，F(xiàn)AST觀測(cè)脈沖星每秒會(huì)產(chǎn)生3GB數(shù)據(jù) ，月數(shù)據(jù)量達(dá)到了PB量級(jí)
，這樣大量的數(shù)據(jù)既難于處理，又難以儲(chǔ)存 。為了能夠及時(shí)分析FAST產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，科學(xué)家需要使用性能強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理