我国发射了新一代X射线“天文台”,用于监测夜空中的闪光,并帮助加深对中子星碰撞和黑洞吞噬伴星等混乱宇宙事件的了解。
中国航天科技集团公司宣布,周二下午3点05分,“爱因斯坦探针卫星”搭载长征二号丙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射。
在距地面600公里的轨道上,这个1.45吨重的卫星将使用宽视场x射线望远镜(运用了“龙虾眼”微孔阵列聚焦成像技术),一目了然地观察大片天空,并发现以前未知的X射线源。它还使用了后随X射线望远镜(Follow-up X-ray Telescope)放大新的X射线源或事件,以便在其运行的三年里进行高分辨率观测。
爱因斯坦探针卫星最初计划于十年前,由中国科学院的研究人员领导,欧洲航天局(ESA)和德国马克斯·普朗克地外物理研究所为其提供了主要仪器。
当物质被加热到数百万度时,就会在宇宙中产生X射线。它们通常在极端物理条件下发射,比如非常高的磁场或重力,或在宇宙爆炸期间。
然而,观察X射线是具有挑战性的。许多X射线源不是永久的,它们在天空中出现很短的时间,然后就消失了,因此很难被发现。
此外,X射线很容易被地球大气层吸收,因此科学家必须建造发射到轨道上的望远镜。这些望远镜需要专门的镜子来反射和收集X射线,因为它们具有很强的穿透力。
自20世纪60年代以来,已有50多架望远镜被送入太空研究宇宙X射线。大多数都是用来精确测量特定的光源,但由于它们的视野有限,无法看到太多其他的东西。有些可以快速扫描天空,但只能看到最亮的光源。
1980年,亚利桑那大学的安吉尔提出了一种新颖的X射线望远镜设计,它既具有宽视场,又具有不错的分辨率。安吉尔的灵感来自龙虾和虾等甲壳类动物,它们的眼睛具有独特的结构,可以在水下黑暗的环境中生存。
龙虾的眼睛由许多微小的方形管组成,它们都指向同一个球形中心。这种结构允许来自各个方向的光在管内反射,并汇聚在视网膜上,给龙虾一个无限的视野。
安吉尔的想法在很长一段时间内一直是一个巨大的工程挑战,直到近年来微处理技术成熟,一种被称为微孔光学的技术成为可能。
爱因斯坦探针卫星上的宽视场x射线望远镜由12个模块组成,每个模块包含超过3000万平方的微孔。每个孔的边长为40微米,并涂有超薄铱层以增加反射率。
研发团队表示,孔的表面必须非常平坦和光滑,误差小于1纳米,他们花了十年的时间来开发这种龙虾眼状的模块。
由于这种设计,爱因斯坦探针卫星可以在任何给定时间观测到超过1万个满月大小的天空区域。相比之下,现有的大型X射线望远镜,如美国宇航局的钱德拉X射线天文台,一次只能成像小于一个满月的天空部分。这意味着爱因斯坦探针卫星只需绕地球三圈,也就是不到5小时,就可以观测到几乎整个夜空。
在三年的运行中,探针卫星将系统地调查探测来自各种宇宙物体的X射线,从黑洞到中子星,超新星甚至是太阳系中彗星的发射。
它对于揭示处于休眠状态且无法探测到的超大质量黑洞特别有用。然而,如果附近的恒星距离太近,黑洞就会苏醒,开始将恒星拉开并吸入物质,使其发出x射线。
爱因斯坦探针卫星还计划与地面望远镜一起寻找引力波,这是由遥远宇宙中大质量物体产生的时空涟漪,比如两颗中子星的碰撞。它将寻找此类事件的x射线辐射,并帮助定位大质量物体。
作为探针卫星的国际合作伙伴,欧洲航天局和马克斯普朗克地外物理研究所开发了后随X射线望远镜,它包括一对传统的x射线聚焦望远镜。此外,欧空局的地面站将在整个任务期间帮助从天文台下载数据。作为对他们贡献的回报,欧空局将获得探测器10%的数据。
感谢有你.伟大的科学家。