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            中國發(fā)射新天文衛(wèi)星 探索變幻莫測(cè)的宇宙

            作者:admin 時(shí)間:2024-01-10 06:24 點(diǎn)擊:
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              新華社西昌1月9日電(記者喻菲、楊春雪、劉藝煒)中國9日發(fā)射了一顆新的天文衛(wèi)星,將采用一種從龍蝦眼獲得靈感而研發(fā)的全新探測(cè)技術(shù),捕捉宇宙中如煙花般時(shí)隱時(shí)現(xiàn)、轉(zhuǎn)瞬即逝的神秘現(xiàn)象,揭示宇宙鮮為人知的一面。

              從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭送入太空的愛因斯坦探針衛(wèi)星重1.45噸,大小如一輛大型越野車,外形像一朵有12片花瓣盛開的雙蕊荷花。

              已從事30多年空間天文研究的衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員袁為民說:“這是我見過的最漂亮的衛(wèi)星,‘花瓣’是12臺(tái)寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡,‘花蕊’是兩臺(tái)后隨X射線望遠(yuǎn)鏡。”

              這些望遠(yuǎn)鏡組成了一座空間天文臺(tái),它將幫助科學(xué)家捕捉超新星爆發(fā)出的第一縷光,搜尋和精確定位引力波源,發(fā)現(xiàn)隱藏的黑洞以及宇宙中更遙遠(yuǎn)、更暗弱的天體和現(xiàn)象。黑洞和引力波都是愛因斯坦廣義相對(duì)論曾作出的重要預(yù)言,衛(wèi)星因此而得名。

              狂暴的宇宙

              從小喜歡仰望燦爛星河的袁為民說,人眼能看到的星空靜謐祥和,但實(shí)際上宇宙里有很多劇烈的天體活動(dòng),例如超大質(zhì)量恒星死亡時(shí)的爆炸,黑洞撕裂并吞噬恒星,奇異的中子星、黑洞相互碰撞并合……

              公元1054年,北宋宮廷天文學(xué)家就記錄過一次可與明月爭(zhēng)輝的超新星爆發(fā)事件,近千年后人類發(fā)現(xiàn)了它的遺跡――蟹狀星云和其中的中子星,成為中國對(duì)世界天文研究的重大貢獻(xiàn)。

              “這種爆發(fā)天體是組成宇宙的一部分,產(chǎn)生于天體演化以及致密天體形成和演化的關(guān)鍵階段,我們對(duì)其中一些物理本質(zhì)和過程仍不清楚,它們可作為宇宙學(xué)、星系研究的探針,也是探索極端條件下物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)室。對(duì)它們的研究能夠幫助我們回答宇宙由什么構(gòu)成、什么物理規(guī)律支配著宇宙的運(yùn)行,以及宇宙如何開始與終結(jié)這些最基本的科學(xué)問題。”袁為民說。

              他說,這些神奇的爆發(fā)天體和現(xiàn)象往往發(fā)出X光,但X光無法穿透地球大氣層。直到人類有能力將探測(cè)器送入太空,才在X射線波段發(fā)現(xiàn)了宇宙各處如煙花般不停閃耀的另一面。

              太空中的“龍蝦眼”

              這些爆發(fā)天體和現(xiàn)象通常是突然出現(xiàn)、不可預(yù)期的,被稱為暫現(xiàn)源。目前科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源只是宇宙中的冰山一角,如何才能更多地捕捉到它們呢?

              “這就像去河里捕魚,我們不知道魚從哪里來,只能織一張很大的網(wǎng)?!毙l(wèi)星載荷科學(xué)家凌志興說,寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡就是灑向宇宙的“大網(wǎng)”,可以同時(shí)觀測(cè)全天的1/12,花瓣形的巧妙設(shè)計(jì)可以既讓探測(cè)器看向各個(gè)方向,又排列緊湊節(jié)省空間。

              這種望遠(yuǎn)鏡是科學(xué)家從龍蝦眼睛奇特的聚焦成像原理中受到啟發(fā),研制出的一種特殊新型X射線望遠(yuǎn)鏡,在國際上首次同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)全天監(jiān)測(cè)和X射線聚焦成像。

              凌志興說,正是得益于采用了龍蝦眼望遠(yuǎn)鏡技術(shù),愛因斯坦探針可以對(duì)目前知之甚少的軟X射線波段進(jìn)行大視場(chǎng)、高靈敏度、快速時(shí)域巡天監(jiān)測(cè)。

              “衛(wèi)星上的后隨X射線望遠(yuǎn)鏡是中國主導(dǎo)、國際合作研制的,這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡光子接收面積大、靈敏度高、視場(chǎng)大,不但適合對(duì)天體暫現(xiàn)源進(jìn)行快速后隨觀測(cè),自身也可獨(dú)立發(fā)現(xiàn)爆發(fā)源和暫現(xiàn)源?!必?fù)責(zé)這項(xiàng)研發(fā)的中國科學(xué)院高能物理研究所研究員陳勇說。

              首席科學(xué)家助理張臣介紹,當(dāng)寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡接收到來自暫現(xiàn)源的X光信號(hào),星載計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)處理觀測(cè)到的數(shù)據(jù),提取暫現(xiàn)源方位和亮度信息,調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)朝向該天體,用后隨X射線望遠(yuǎn)鏡開展高精度跟蹤觀測(cè),兩種望遠(yuǎn)鏡互相補(bǔ)充配合。

              項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還聯(lián)合相關(guān)單位自主研發(fā)了可觀測(cè)空間X射線的CMOS(一種圖像感光元件)探測(cè)器,是X射線天文探測(cè)技術(shù)上的另一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。

              愛因斯坦探針將對(duì)宇宙中的高能暫現(xiàn)天體開展系統(tǒng)性巡天監(jiān)測(cè);有望發(fā)現(xiàn)隱身的沉寂黑洞,研究其形成演化和物質(zhì)吸積過程;搜尋來自引力波事件的X射線信號(hào)并精確定位;還將觀測(cè)中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽馬暴等天體和現(xiàn)象。

              “我期待發(fā)現(xiàn)人類前所未見、前所未知的新現(xiàn)象、新天體?!痹瑸槊裾f。

              據(jù)介紹,愛因斯坦探針是中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)二期繼太極一號(hào)、懷柔一號(hào)、夸父一號(hào)之后,研制的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星,歐洲空間局和德國馬普地外物理研究所共同參與了衛(wèi)星項(xiàng)目。

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