揭开中国探测极端宇宙的序幕,洞见宇宙

作者: 科学科技  发布:2019-07-27

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eXTP模拟图。中科院提供

图为“慧眼”卫星发射现场。 甄 哲摄

2017年6月15日发射成功的“慧眼”硬X射线空间天文星运行4个多月时,就带给我们惊喜——对双中子星并合的引力波事件的伽马射线辐射性质给出了严格的限制。

记者从国防科工局获悉:6月15日11时00分,我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭,成功发射首颗X射线空间天文卫星“慧眼”。该卫星工程是国防科工局和中国科学院联合组织实施的重大空间科学项目,填补我国空间X射线探测卫星的空白,将显著提升我国大型科学卫星研制水平,实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越。

按照计划,“慧眼”的主要科学目标有四个:一是开展银道面巡天,发现新的高能天体源和已知高能天体源的新活动;二是对黑洞、中子星等高能天体的能谱、磁场、自转等性质给出高频次和高统计量的宽波段观测,加深对这类天体的性质的认识;三是在硬X射线到软伽马能区观测大批伽马射线暴,并在X射线波段观测致密天体并合引力波事件的电磁对应体;四是希望能够在利用脉冲星进行航天器自主导航方面作出贡献。

“慧眼”全称硬X射线调制望远镜卫星,是继中欧合作地球空间探测双星、“悟空”号暗物质粒子探测卫星和“墨子”号量子科学实验卫星之后,我国又一颗重要的空间科学卫星。卫星设计寿命4年,呈立方体构型,总质量约为2500千克,装载高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器等4个探测有效载荷,可观测一定能量范围的X射线和伽马射线。卫星采用直接解调成像方法,通过扫描观测可以完成宽波段、高灵敏度、高分辨率的空间X射线成像,具有复杂的热控保障、对地测控与数传保障以及载荷长期工作下的能源保障能力。

在“慧眼”运行的半年时间里,我们已经取得了一些让人欣喜的成果。“慧眼”的观测主要有三种方式:巡天观测、定点观测和伽马暴模式。“慧眼”开始了对银道面的系统性扫描监测,发现了一批伽马射线暴事例。在定点观测中,我们已经观测到30多个黑洞和中子星双星系统的各种活动现象,观测到一批孤立的脉冲星,进行了初步的脉冲星导航试验。

“慧眼”主要工作模式包括巡天观测、定点观测和小天区扫描模式。卫星发射入轨后,将开展4个方面的空间探测活动:一是将对银道面进行巡天观测,发现新的高能变源和已知高能天体的新活动;二是通过观测和分析黑洞、中子星等高能天体的光变和能谱性质,加深对致密天体和黑洞强引力场中动力学和高能辐射过程的认识;三是在硬X射线/软伽马射线能区获得伽马射线暴及其它爆发现象的能谱和时变观测数据,研究宇宙深处大质量恒星死亡以及中子星并合等导致的黑洞的形成过程;四是探索利用X射线脉冲星进行航天器自主导航的技术和原理并开展在轨实验。

科学总会带给我们惊喜。除了这些预定的科学目标,我们还发现了一些很有趣的现象。比如,2017年9月6日,太阳发生了2005年以来最大的一次耀斑爆发。我们探测到耀斑爆发发出的很强的X射线和伽马射线信号,具有丰富的时变和能谱变化信息,可望为太阳耀斑的研究提供新的限制。再比如,我们发现了一些特殊的空间环境事件。2017年9月1日和9月2日,我们在定点观测中发现,当“慧眼”指向地球的某个方向时,探测到很强的高能辐射信号,这种信号不太可能来源于地球之外,我们怀疑与地球的磁极有关,目前也在进一步研究中。

(原载于《人民日报》 2017年06月16日01版)

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