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又一国家重器投入使用!它能借你一双“慧眼”吗?

2018-02-02 11:45:23

  今晚,不管你在做什么都没关系——你应该仰望天空,152年来超级月亮、蓝月亮和月全食将首次同时出现。届时,天空中将出现150年来,首次“超级蓝色月全食"。月食过程将持续5个多小时,其中全食阶段的“红月亮”将在20时51分持续到22时08分。

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  如果说此次月全食是我们可以用肉眼看到的天文奇观,那么在今后我们又多了一颗可以看到外太空的“慧眼”。2018年1月30日,我国首颗X射线天文卫星“慧眼”正式交付,投入使用。“慧眼”卫星工程是研究黑洞、中子星等致密天体前沿问题的自主创新重大空间科学项目,对提高我国在空间科学领域的国际地位有重要意义。"慧眼”于2017年6月发射成功,终于在昨日交付使用。这是为研究黑洞、中子星等高能致密天体的基本物理性质以及对周围时空的影响,中国科学院高能物理研究所和航天科技集团五院等单位研制的我国第一颗空间X射线天文卫星——硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星,也就是“慧眼”卫星。


  张双南研究员介绍说,HXMT卫星目的就是接收来自天体的X射线,当然这种天体可以是中子星,也可以是黑洞。我们主要是希望寻找一些以前不知道的黑洞和中子星,同时,对已经知道的也进行观测和研究,目的是用来拓展我们对于黑洞和中子星的知识。在宇宙中,当物质被致密天体的引力俘获后,会以螺旋运动掉向中心天体,速度越来越快,温度越来越高,最后会发出强烈的、比一般X射线能量高的硬X射线。虽然X射线穿透能力比较强,但也不能穿透地球大气,所以我们必须要到地球大气层以外才有可能探测到来自天体的X射线。

  克复重重困难自主研发空间天文卫星

  早在20世纪70年代,中国就已经开始了X射线天文观测。中科院高能所利用高空气球搭载X射线望远镜,在40公里高空对X射线脉冲星、黑洞等类型的天体进行了观测研究,HXMT卫星正是在气球实验的基础上提出和研制的。为了完成这样的一个科学装置,科学家们前前后后共努力了差不多20年的时间,克服了各方面出现的困难,历经了项目经验不足、经费不足、人才不足、技术要求高等困难,才走到了今天。

  为什么一定要研制它?

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  张双南研究员介绍,空间天文望远镜实际上开创了人类探索宇宙的一个窗口。人类在开创了这个领域之后,就发射了各种各样的天文卫星,也包括我们很熟悉的哈勃天文卫星,所以人类对宇宙的探索是不会停止的。张双南研究员具体解释说,首先,这个X射线的仪器覆盖范围比较广,很少有卫星能有这样宽的光子覆盖范围。另外,仪器的几何面积比较大。比如,高能段仪器的几何面积达到了5000平方厘米,是在这个能量段最大的面积。此外,望远镜的视场比较宽,适合做一些天体物理的研究。比如,将会对中子星和黑洞进行非常高统计量、高波段的研究,这是以前的天文望远镜或者X射线望远镜比较难做到的。对银河系进行巡天的工作,来搜寻银河系内有多少像这样的比较暗弱、随时间变化的天体,这对我们理解银河系内的中子星和黑洞都是非常重要的。

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  HXMT卫星的观测主要是有三种模式。简单的说就是,扫描巡天模式、定点观测的模式和伽马射线暴监测模式。首先,扫描巡天模式。我们预测银河系里有很多中子星和黑洞,但是它们在哪里,都是什么样子的,很多都还没有发现,所以这个卫星会对银河系进行扫描和巡天的工作;其次,定向观测模式。我们已经知道了一些天体源,或者通过巡天发现的天体源,我们会用望远镜指向它,这就叫做定向观测;最后,伽马射线暴监测模式。这相当于守株待兔的模式,如果有一些非常强烈的伽马射线暴被发现,仪器就会监测到这个高流量的信号到达,我们会来提供一个警报来进行后续的观测等等。

  获取一手数据 未来有望取得的进展

  观测后,HXMT卫星主要在四个方面有可能取得比较大的进展:第一,预计会发现一批新的天体源,主要是中子星和黑洞为主的新的高能天体; 第二,对一批比较亮的中子星和黑洞进行定点观测; 第三,我们有可能会对中子星和黑洞的基本的性质,比如中子星的磁场和中子星的质量、黑洞的质量和黑洞的自转等做出新的测量,也可以了解它们为什么会有各种各样的活动性;第四,对宇宙进行“监视”,我们预期每年能发现几十个到几百个伽马射线暴,当然如果有些伽马射线暴将来能和引力波事件建立关系,将会成为比较重要的进展。

  科学研究中不乏意外收获,我们十分期待“慧眼”给我们带来意想不到的惊喜。

  来源:央视新闻、中国经济网等
  监制:韩   砺
  统筹:赵战胜
  编辑:卢允萌

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