爱因斯坦探针卫星:宇宙天体爆发“捕手”

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爱因斯坦探针卫星:宇宙天体爆发“捕手”-乐鱼全站app网页版

2024年01月10日 08:27   来源:光明日报   记者 齐芳
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  许多天文事件,总会在宇宙中绽放“看不见的焰火”——x射线。刚刚发射升空的爱因斯坦探针卫星,专门用于捕捉这些“看不见的焰火”,可谓是宇宙天体爆发“捕手”。

  爱因斯坦探针卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民说:“爱因斯坦探针卫星是一颗面向时域天文学和高能天体物理的x射线天文探测卫星,能够捕捉到黑洞及其爆发、引力波源电磁对应体、超新星爆发等天文现象,从而帮助科学家解决其中的重大科学问题。”

  爱因斯坦探针卫星是一颗特殊的x射线卫星,它搭载一台软x射线波段的宽视场监视器,以满足在该波段开展大视场全天监测的迫切需求。更特别的地方在于,它采用仿生龙虾眼的聚焦光学系统设计,同时具有高灵敏度和大视场的双重优势。这样的设计,让其补上了时域天文学研究中的“短板”——在软x射线波段,大视场全天监测设备还是空白。

  爱因斯坦探针卫星首席科学家助理、中国科学院国家天文台研究员金驰川解释,时域天文学主要研究对象是暂现源和剧烈爆发天体,“暂现源是指在短时间内出现,又很快消失的天体。剧烈爆发天体则是指亮度在短时间内突然出现数量级式增长的天体。比如恒星塌缩、中子星合并、黑洞潮汐瓦解事件等。这些事件是我们了解宇宙的‘典型案例’,但它们很难被预测,只能依靠大视场的望远镜进行高频率的全天监测。”

  暂现源和剧烈爆发天体的辐射普遍能在x射线波段被探测到,但目前在轨运行的x射线大视场监测设备多集中在中等和硬x射线波段,软x射线波段(光子能量小于2kev)尚未有很好的全天监测设备。爱因斯坦探针卫星wxt(宽视场x射线望远镜)仪器科学家、中国科学院国家天文台研究员凌志兴说:“这是因为目前这类设备的设计已经达到了技术瓶颈,而且有了高灵敏度和空间分辨率,就无法实现大视场,难以胜任全天监视器的工作。”

  “龙虾眼”微孔聚焦成像等新技术、新设备的应用,让爱因斯坦探针卫星看得更高、更远,使其兼具高灵敏度、高空间分辨率和大视场等优势。“爱因斯坦探针卫星还搭有一台窄视场的x射线望远镜,以开展深度后随观测。因此,与现有的国际上同类设备相比,爱因斯坦探针卫星的探测能力提高了一个量级以上,能发现更遥远和更微弱的信号,也能看得更清晰,定位得更精准。”凌志兴说,“我们不仅能看到银河系内的爆发现象和宇宙中最亮的伽马射线暴,也能探测到更多来自其他星系的爆发现象。”

  从太阳系附近的恒星活动,到银河系和邻近星系中的白矮星、中子星和黑洞的爆发,再到更遥远星系中的超新星的爆发、宇宙中沉寂的黑洞的爆发,一直到从宇宙最遥远的深处、经过漫长的宇宙旅行才到达地球的伽马射线暴……爱因斯坦探针可能会给科学家带来很多惊喜。

  其中,主要科学目标包括,发现宇宙中的x射线暂现天体,监测已知天体的活动性,探究这些现象的性质及相关物理机制;测绘黑洞的分布,进一步理解其起源、演化和物质吸积过程;探寻来自引力波源的x射线信号,以增进对极端致密天体及其合并过程的认知等。

  国际天文学界普遍认识到了在软x射线波段进行天文监测的重要性,也提出了一些卫星项目,不过这些项目普遍还在立项和预研阶段。“中国的先行一步,让我们在这一方向处于领先地位。”袁为民说。

  (本报北京1月9日电 本报记者 齐 芳)

(责任编辑:单晓冰)

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