我國(guó)發(fā)射了新一代X射線“天文臺(tái)”，用于監(jiān)測(cè)夜空中的閃光，并幫助加深對(duì)中子星碰撞和黑洞吞噬伴星等混亂宇宙事件的了解。
中國(guó)航天科技集團(tuán)公司宣布，周二下午3點(diǎn)05分，“愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星”搭載長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。
在距地面600公里的軌道上，這個(gè)1.45噸重的衛(wèi)星將使用寬視場(chǎng)x射線望遠(yuǎn)鏡(運(yùn)用了“龍蝦眼”微孔陣列聚焦成像技術(shù))，一目了然地觀察大片天空，并發(fā)現(xiàn)以前未知的X射線源。它還使用了后隨X射線望遠(yuǎn)鏡(Follow-up X-ray Telescope)放大新的X射線源或事件，以便在其運(yùn)行的三年里進(jìn)行高分辨率觀測(cè)。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星最初計(jì)劃于十年前，由中國(guó)科學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)，歐洲航天局(ESA)和德國(guó)馬克斯·普朗克地外物理研究所為其提供了主要儀器。
當(dāng)物質(zhì)被加熱到數(shù)百萬(wàn)度時(shí)，就會(huì)在宇宙中產(chǎn)生X射線。它們通常在極端物理?xiàng)l件下發(fā)射，比如非常高的磁場(chǎng)或重力，或在宇宙爆炸期間。
然而，觀察X射線是具有挑戰(zhàn)性的。許多X射線源不是永久的，它們?cè)谔炜罩谐霈F(xiàn)很短的時(shí)間，然后就消失了，因此很難被發(fā)現(xiàn)。
此外，X射線很容易被地球大氣層吸收，因此科學(xué)家必須建造發(fā)射到軌道上的望遠(yuǎn)鏡。這些望遠(yuǎn)鏡需要專門的鏡子來(lái)反射和收集X射線，因?yàn)樗鼈兙哂泻軓?qiáng)的穿透力。
自20世紀(jì)60年代以來(lái)，已有50多架望遠(yuǎn)鏡被送入太空研究宇宙X射線。大多數(shù)都是用來(lái)精確測(cè)量特定的光源，但由于它們的視野有限，無(wú)法看到太多其他的東西。有些可以快速掃描天空，但只能看到最亮的光源。
1980年，亞利桑那大學(xué)的安吉爾提出了一種新穎的X射線望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，它既具有寬視場(chǎng)，又具有不錯(cuò)的分辨率。安吉爾的靈感來(lái)自龍蝦和蝦等甲殼類動(dòng)物，它們的眼睛具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可以在水下黑暗的環(huán)境中生存。
龍蝦的眼睛由許多微小的方形管組成，它們都指向同一個(gè)球形中心。這種結(jié)構(gòu)允許來(lái)自各個(gè)方向的光在管內(nèi)反射，并匯聚在視網(wǎng)膜上，給龍蝦一個(gè)無(wú)限的視野。
安吉爾的想法在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)一直是一個(gè)巨大的工程挑戰(zhàn)，直到近年來(lái)微處理技術(shù)成熟，一種被稱為微孔光學(xué)的技術(shù)成為可能。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星上的寬視場(chǎng)x射線望遠(yuǎn)鏡由12個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊包含超過(guò)3000萬(wàn)平方的微孔。每個(gè)孔的邊長(zhǎng)為40微米，并涂有超薄銥層以增加反射率。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，孔的表面必須非常平坦和光滑，誤差小于1納米，他們花了十年的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)這種龍蝦眼狀的模塊。
由于這種設(shè)計(jì)，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星可以在任何給定時(shí)間觀測(cè)到超過(guò)1萬(wàn)個(gè)滿月大小的天空區(qū)域。相比之下，現(xiàn)有的大型X射線望遠(yuǎn)鏡，如美國(guó)宇航局的錢德拉X射線天文臺(tái)，一次只能成像小于一個(gè)滿月的天空部分。這意味著愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星只需繞地球三圈，也就是不到5小時(shí)，就可以觀測(cè)到幾乎整個(gè)夜空。
在三年的運(yùn)行中，探針衛(wèi)星將系統(tǒng)地調(diào)查探測(cè)來(lái)自各種宇宙物體的X射線，從黑洞到中子星，超新星甚至是太陽(yáng)系中彗星的發(fā)射。
它對(duì)于揭示處于休眠狀態(tài)且無(wú)法探測(cè)到的超大質(zhì)量黑洞特別有用。然而，如果附近的恒星距離太近，黑洞就會(huì)蘇醒，開(kāi)始將恒星拉開(kāi)并吸入物質(zhì)，使其發(fā)出x射線。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星還計(jì)劃與地面望遠(yuǎn)鏡一起尋找引力波，這是由遙遠(yuǎn)宇宙中大質(zhì)量物體產(chǎn)生的時(shí)空漣漪，比如兩顆中子星的碰撞。它將尋找此類事件的x射線輻射，并幫助定位大質(zhì)量物體。
作為探針衛(wèi)星的國(guó)際合作伙伴，歐洲航天局和馬克斯普朗克地外物理研究所開(kāi)發(fā)了后隨X射線望遠(yuǎn)鏡，它包括一對(duì)傳統(tǒng)的x射線聚焦望遠(yuǎn)鏡。此外，歐空局的地面站將在整個(gè)任務(wù)期間幫助從天文臺(tái)下載數(shù)據(jù)。作為對(duì)他們貢獻(xiàn)的回報(bào)，歐空局將獲得探測(cè)器10%的數(shù)據(jù)。
