500米口径球面射电望远镜工程(FAST工程)

4. 探测星际分子――研究恒星形成与演化及探索太空生命起源

      星际分子广泛存在于多种天文环境。约有20%的分子谱线处于厘米和分米波段。由于恒星形成于分子云,也由于不同分子不同谱线可示踪不同物理条件,而不少情况只能由分子谱线进行观测,因此分子谱线的观测对研究恒星形成及演化至关重要。FAST设计工作带宽内包含羟基OH、甲醇CH3OH等12种分子谱线。利用FAST的高灵敏度,可以搜寻银河系中的长链碳分子,也可对超强红外星系、高红移星系、活动星系和类星体进行OH、CH3OH分子超脉泽的广泛搜寻。

脉泽源和河外超脉泽源,其辐射强而空间尺度小,单个脉泽斑点的最小尺度接近一个天文单位,它们存在于恒星形成区和晚型星附近,其VLBI的观测是研究银河系和近邻星系小尺度的环境物理和动力学条件的最好工具。银河系脉泽和河外星系超脉泽的观测,对分子云的动力学、恒星形成、星际磁场、银河系尺度和邻近星系距离测定、黑洞认证等天体物理研究做出了非常重要的贡献。当前脉泽的研究将转向河外超脉泽和河外超脉泽爆。研究表明,超脉泽是与活动星系核相关联的一种天体,它们的辐射过程、运动、特殊的物理环境、以及它们与中心天体的关系等研究已成为一个前沿领域。  考虑到Arecibo是探测超脉泽的先驱,FAST的性能将可以观测到更多OH超脉泽源,进一步研究超脉泽和星系类型的关系、超脉泽与核活动的关系、超脉泽和星系核相对论性外流的关系。目前用超脉泽观测,得到了NGC4258星系中黑洞存在的证据。大的OH超脉泽样品,有可能获得更多黑洞存在的证据。天文学家在红移为0.6处探测到了最亮的OH超脉泽,用的是Arecibo望远镜。如果用FAST,它可在z~1处被探测到,使OH超脉泽的宇宙学研究成为可能。目前OH超脉泽的光度函数定得很不准确,也不了解它们的物理机制。在多波束模式下,用FAST做OH超脉泽的巡天工作,将增进我们对其光度函数的理解,为我们提供有关它们起源的必要信息。CH3OH  脉泽是河内最亮的射电点源,强出邻近OH  脉泽近一个数量级。CH3OH  脉泽正成为示踪恒星及行星形成和研究吸积盘的重要工具。国际寻找河外CH3OH超脉泽的努力至今未果。考虑到FAST与Arecibo相比有较大的天区覆盖,我们将有机会利用FAST的极高灵敏度在世界上第一个发现河外CH3OH超脉泽。高灵敏度的FAST还可能发现高红移的巨脉泽(Gigamaser)星系,研究宇宙演化早期的性质。