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中國發(fā)射新天文衛(wèi)星 探索變幻莫測的宇宙

發(fā)布時間:2024-01-10 15:36:00來源: 新華網(wǎng)

  新華社記者 金立旺 秦迎 編制

  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)的全新探測技術(shù),捕捉宇宙中如煙花般時隱時現(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)射中心由長征二號丙運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臺寬視場X射線望遠鏡,‘花蕊’是兩臺后隨X射線望遠鏡?!?/p>

  這些望遠鏡組成了一座空間天文臺,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、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,但實際上宇宙里有很多劇烈的天體活動,例如超大質(zhì)量恒星死亡時的爆炸,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,成為中國對世界天文研究的重大貢獻。

  “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)律的實驗室。對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)律支配著宇宙的運行,以及宇宙如何開始與終結(jié)這些最基本的科學(xué)問題?!痹瑸槊裾f。

  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)。”衛(wèi)星載荷科學(xué)家凌志興說,寬視場X射線望遠鏡就是灑向宇宙的“大網(wǎng)”,可以同時觀測全天的1/12,花瓣形的巧妙設(shè)計可以既讓探測器看向各個方向,又排列緊湊節(jié)省空間。

  這種望遠鏡是科學(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射線望遠鏡,在國際上首次同時實現(xiàn)大視場全天監(jiān)測和X射線聚焦成像。

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

  “衛(wèi)星上的后隨X射線望遠鏡是中國主導(dǎo)、國際合作研制的,這兩臺望遠鏡光子接收面積大、靈敏度高、視場大,不但適合對天體暫現(xiàn)源進行快速后隨觀測,自身也可獨立發(fā)現(xiàn)爆發(fā)源和暫現(xiàn)源?!必?fù)責(zé)這項研發(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X射線望遠鏡接收到來自暫現(xiàn)源的X光信號,星載計算機會實時處理觀測到的數(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射線望遠鏡開展高精度跟蹤觀測,兩種望遠鏡互相補充配合。

  項目團隊還聯(lián)合相關(guān)單位自主研發(fā)了可觀測空間X射線的CMOS(一種圖像感光元件)探測器,是X射線天文探測技術(shù)上的另一項重要創(chuàng)新。

  愛因斯坦探針將對宇宙中的高能暫現(xiàn)天體開展系統(tǒng)性巡天監(jiān)測;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射線信號并精確定位;還將觀測中子星、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)專項二期繼太極一號、懷柔一號、夸父一號之后,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)星項目。

(責(zé)編:常邦麗)

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