解密“慧眼”卫星：巡视银河系中X射线源 研究黑洞、脉冲星

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中国第一颗X-ray/きだよ 0号天文卫星“贵燕”成功发射。王强摄于6月15日，中国第一颗x射线天文卫星“贵燕”从空酒泉卫星发射中心升起，它将揭示宇宙中令人毛骨悚然的景象:黑洞吞噬撕裂的恒星，脉冲星疯狂旋转，宇宙深处剧烈爆炸...

据国防科学技术局称，这颗名为“硬x光调制望远镜”的卫星是由长征四乙运载火箭送入550公里的近地圆形轨道的。它将巡视银河系中的x光源，详细研究黑洞和脉冲星，监测伽马射线爆发，并探索脉冲星在航天器导航中的应用。

它被命名为“护目镜”,这意味着中国在空台有一只独特的眼睛，可以透过星际物质的遮挡“看到”宇宙中的x射线，也是为了纪念推动中国高能天体物理学发展的已故科学家何惠泽。

科学家希望解决激烈的天文过程中的各种谜团，如黑洞演化、中子星强磁场等，并研究基本的科学问题，如极端重力下的广义相对论、极端密度下中子星的物质状态、极端磁场下的物理规律等。这些是现代物理学可能取得突破的重要方向。

空科学武器

“贵燕”重约2.5吨，载重981公斤。它实际上是一个小型的空天文台，同时安装了三套x射线望远镜。

据中国科学院高能物理研究所研究员、卫星有效载荷总设计师鲁方军介绍，这颗卫星首次实现了1-250千电子伏的全覆盖，这有利于观察和研究不同波段的X射线天体的辐射机制。

“鬼眼”探测器的探测面积很大，尤其是高能望远镜的探测面积超过5000平方厘米，是世界上同能量面积探测器中最大的。“面积越大，探测到的信号就越多，就越有可能发现其他望远镜看不到的现象。”参与卫星开发的科学家熊绍林说。

“鬼眼”的视场也很大，银河平面的扫描可以在两天左右完成，这有利于对临时源的监控。“对于一个已知的来源，当然有可能有新的发现，但是对于一个新的来源，新发现的可能性肯定会更大。”熊少林说。

“桂燕”是一种准直望远镜，它基于中国科学家李体北和吴梅提出的直接解调成像方法，因此它还具有观测亮源的优点。

低能望远镜的总设计师陈勇表示，x光能量越低，光子就越多。“当在低能区观察光源时，聚焦望远镜会将所有的x光光子聚集到一个点，导致曝光过度，只看到一片白色；我们的望远镜可以分散光子，观察光源的亮度，它不会摇摆。”

特别值得一提的是，在“贵研”首席科学家张双南的建议下，只要适当调整探测器的工作高压，高能望远镜主探测器中原本用于屏蔽背景X射线光子的碘化铯晶体就可以用来观测伽马射线爆发。这一创新理念进一步将“贵岩”的观测能量区域提升至3兆电子伏。

中国航天科技第五研究院(000901，Guba)卫星副总设计师倪李润表示，根据卫星的科学目标，开发商已经为其制定了多种工作模式，如天空观测、哮天地区观测和定点观测等。

研究人员还为中低能量探测器设计了一把“阳伞”。“高能探测器的温度应在18摄氏度左右，而中、低能探测器的温度可能低至-80摄氏度或-40摄氏度。这就像穿着同样的衣服，但必须在南极和赤道都生存。“阳伞”是为了实现低温工作环境。”卫星热控副总设计师周禹鹏说。

活捉黑洞和脉冲星

由于其广阔的视野，它最重要的任务是调查银河系。"我们期望发现一些新的黑洞和中子星."张双南说。

他说，虽然其他国家发射的类似卫星也进行了天空测量观测，但绝大多数X射线源都是可变源，会不时发生剧烈的变化，这是一两次天空测量无法发现的。因此，“夜视镜”将反复进行天空测量扫描，及时探测银河系中的天体辐射源。

“天空中有如此多的黑洞和中子星，但它们都还没有被完全了解，所以将会有卫星来观察它们。”张双南说。

神秘的黑洞也隐藏着许多秘密。“黑洞可以产生各种辐射，如x光，也可能产生高能宇宙射线和强喷流。”他们到底在干什么？现在人类身上只有二三十个黑洞样本。找到更多是好事。我们也希望更清楚地研究已经发现的黑洞。发现黑洞只是开始。”张双南说。

根据他的说法，黑洞有时是“平静的”，有时是“易怒的”。当它“发脾气”时，产生的x光电流强度极高。外国卫星适合观察“安静”的黑洞，“护目镜”尤其适合观察“暴力”的黑洞和中子星。

“我们仍然不知道为什么有些黑洞会‘愤怒’，所以我们希望对银河系中的黑洞和中子星进行更详细的调查。”张双南说。

此外，“护目镜”应该“脉动”宇宙中的奇怪中子星(脉冲星)。“我们仍然不知道中子星里面是什么。它们有超重力场、电磁场和核密度，可以说是极端物理学的天然实验室。通过研究中子星的X射线，我们可以测量其表面的磁场强度，并在高密度和强磁场下研究物质的性质。”张双南说。

期待意外的发现

人类已经多次探测到引力波，但科学家们渴望找到与引力波相对应的电磁波信号，这也是“护目镜”的一项重要任务。

熊少林表示，目前引力波事件的定位精度仍然很差。如果在同一时间或临近时间在同一位置发现电磁信号，对引力波信号和电磁信号的联合分析将获得更多关于爆炸天体的信息。一些科学家怀疑伽马射线爆发可能是引力波事件的电磁对应物。

张双南说:“已经发现的引力波中没有一个找到了它们的电磁对应物。如果你只观察一个波段，信息往往是不完整的，所以我们非常希望看到当引力波产生时，也有x光、伽马射线或其他波段的信号。这些熟悉的电磁波信号可以帮助我们更好地理解引力波。”

他认为找到引力波的电磁对应物极其重要。“贵研”拥有最大能量面积在200千电子伏到300千电子伏之间的伽玛暴探测器，是目前世界上最好设备的10倍。据估计，一年内可以观测到近200次伽马射线爆发，并且有可能在未来对寻找引力波的电磁对应物作出最后决定。

“如果你能找到引力波的电磁对应物，这将成为‘护目镜’最激动人心的科学成就。”张双南说。

“我们的望远镜会发现许多我们以前不知道的现象，甚至是我们非常期待的新天体。但它最终有什么样的发现，现在还没有人知道，天文学研究中最有趣的发现是意想不到的。”张双南说。

促进中国空的科学发展

这台来之不易的台空望远镜凝聚了几代科学家的智慧和心血，将推动中国天文学研究的整体发展，实现重大的科学突破。

中国科学院院士顾一栋认为，中国的空科学与国际先进水平还有很大差距，我们应该经过15至20年的努力，努力使中国的空科学进入世界先进行列。

欧洲科学局科学委员会科学支持办公室主任空？帕尔默说，“护目镜”应该通过x光来研究黑洞和中子星，这是全世界科学家都感兴趣的话题。“贵燕”号升至空后，将有许多机会与欧洲空的几颗卫星进行联合观测，这比单颗卫星观测更有利于科学研究。

“中国发展空科学给我留下了深刻的印象。过去两年发射的暗物质粒子探测卫星、量子卫星和未来发射计划都表明，中国有能力也有义务发展科学。”帕尔马说。

保罗，意大利航天局的高级科学家？焦米说，中国未来的科学卫星将更加复杂，更具竞争力，这些卫星和地面科学设施必将使中国成为重要的科学知识生产国。

(最初的标题是“中国睁开眼睛，看到惊心动魄的宇宙”)

(主编:徐ht001)

来源：搜狐微门户