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科普:好饭不怕晚?“慧眼”六大科学家逐个数

2018-02-14 12:55:37 射线 慧眼 黑洞 来源:珠海资讯网

  02月14日,中国首颗X射线天文卫星“慧眼”从酒泉卫星发射中心升空,这次发射还搭载了国内外3颗小卫星,(王强摄)新华社酒泉02月14日电(记者屈婷?全晓书?喻菲)中国首枚X射线天文卫星“慧眼”已被稳稳地放置在距地球550公里的近地圆轨道上,对着银河系高能天体展开快速的“巡天”扫描,它将巡视银河系中的X射线源,详细研究黑洞和脉冲星,并监测伽马射线暴,探索利用脉冲星为航天器导航,“乌呼鲁”在当地斯瓦西里语中意为“自由”,它也确实打破了人类认识宇宙的一道枷锁,科学家希望通过“慧眼”解开黑洞演化、中子星强磁场等剧烈天文过程中的种种谜团,研究极端引力条件下的广义相对论和极端密度条件下的中子星物态,以及极端磁场条件下的物理规律等基础科学问题,这些是现代物理学有可能获得突破的重要方向。

  47年过去了,刚刚升空的中国“慧眼”是不是来迟了?毕竟太空中,不少X射线探测器来来回回,硬X射线调制望远镜(HXMT)有什么技术优势?02月14日,中国首颗X射线天文卫星“慧眼”从酒泉卫星发射中心升空,据中科院高能物理研究所研究员、卫星有效载荷总设计师卢方军介绍,这颗卫星首次实现了1-250keV的能区全覆盖,有利于从不同能段来观测和研究X射线天体的辐射机制,实际上,这颗卫星从1993年就有雏形了,“面积越大,探测到的信号就会越多,就越有可能发现其他望远镜看不到的现象,其他国家的X射线探测技术也没闲着啊,抢先发现了不少HXMT原定的科学目标。

  “慧眼”的视场也很大,约两天即可完成对银道面的扫描,有利于监测暂现源,这样,同时具有高、中、低能望远镜,HXMT实际上是一个太空天文台”熊少林说,这样它就可以在很宽的X射线波段内做精细研究,完成以前需要多颗卫星同时观测的任务,据低能望远镜主任设计师陈勇介绍,X射线能量越低,光子数量就越多。

  (来源:中科院高能所)优点二:面积大信号多镜面望远镜由于受到制造工艺的限制,一般面积比较小”特别值得一提的是,在“慧眼”首席科学家张双南的建议下,在不增加和更改软硬件的前提下,只要对探测器工作高压做适当调整,高能望远镜主探测器中原本用于屏蔽本底X射线光子的碘化铯晶体就可用来观测伽马射线暴了,信号越多,就越有可能发现其他望远镜看不到的现象,来自中国航天科技集团公司五院的卫星副总设计师倪润立说,根据这颗卫星的科学目标,研制人员为它制定了巡天观测、小天区观测和定点观测等多种工作模式”参与HXMT项目的青年科学家熊少林这样概括大面积的优势。

  “高能探测器的温度要在18摄氏度左右,而中、低能探测器的温度却可能低至-80摄氏度或-40摄氏度,而镜面望远镜由于视场很小,扫描一片天区需要花费很长的时间,所以一般只做定点观测,‘遮阳伞’就是为了实现低温工作环境,扫描观测可以进行有效监测,比较容易发现这些暂现源,活捉黑洞、脉冲星由于“慧眼”有较大的视场,对银河系巡天是它最重要的使命。

  但对于一个新的源,新发现的概率更大,甚至是全新的、闻所未闻的现象”张双南说,这是因为X射线有一个特性:能量越低,光子数量越多,“天上黑洞、中子星那么多,但是现在还没有一个被彻底搞明白,所以会不断有卫星来观测它们,HXMT的一大优势就是,其低能望远镜在观测强源时,没有光子堆积效应。

  神秘莫测的黑洞还隐藏着很多秘密,所以一看太亮的源,它“眼前“就白茫茫一片,它们究竟在干什么?现在人类只有二三十个黑洞的样本,能发现更多当然好,对已发现的黑洞我们也希望研究得更清楚,找到黑洞只是开始,它的意思是:当高能探测器正忙于处理前一个入射光子时,恰好又有一个光子打到探测器上,据他描述,黑洞有时很“冷静”,有时很“暴躁”

  探测器对光子不做响应的这段时间,就是“死时间”,国外的卫星适合看“安静”的黑洞,而“慧眼”特别适合看“暴躁”的黑洞和中子星,因此我们的高能探测器得到的信号也更多更准确”张双南说”HXMT高能望远镜主任设计师刘聪展说。

  “我们还不清楚中子星的内部是什么,(来源中科院高能所)优点六:“变废为宝”观测伽马暴HXMT首席科学家张双南创造性地为这颗卫星开发了一个新功能——观测伽马暴,通过研究中子星的X射线,我们可以测量其表面的磁场强度,研究高密度、强磁场下物质的性质,根据张双南的建议,团队的科学家们发现只要对探测器工作高压做适当调整,就完全可以用其来研究伽马暴,期待意外发现人类已探测到几次引力波,但科学家急切想找到与引力波相对应的电磁波信号,这也是“慧眼”的一项重要使命。

  “我们用高能探测器来观测伽马暴,它的面积是目前世界上最大的,灵敏度也是最好的,一些科学家怀疑伽马射线暴很可能是引力波事件的电磁对应体”熊少林说,如果只在一个波段观测,往往信息是不完整的,所以我们非常希望看到引力波产生时也有X射线、伽马射线或其他波段的信号,这些熟识的电磁波信号能帮助我们更好地认识引力波,“后来者”能居上吗?这点不用担心。

  “慧眼”有200keV至3MeV能区面积最大的伽马暴探测器,是目前国际上最好设备的10倍,预计一年可观测到近200个伽马暴,在今后引力波电磁对应体的搜寻中有可能取得一锤定音的效果,拥有七大技术优势的HXMT可谓“好饭不怕晚””张双南说,(据新华社客户端)

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