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2017年6月15日發射成功的“慧眼”硬X射線空間天文星運行4個多月時,就帶給我們驚喜——對雙中子星並合的引力波事件的伽馬射線輻射性質給出了嚴格的限製。
按照計劃,“慧眼”的主要科學目標有四個:一是開展銀道麵巡天,發現新的高能天體源和已知高能天體源的新活動;二是對黑洞、中子星等高能天體的能譜、磁場、自轉等性質給出高頻次和高統計量的寬波段觀測,加深對這類天體的性質的認識;三是在硬X射線到軟伽馬能區觀測大批伽馬射線暴,並在X射線波段觀測致密天體並合引力波事件的電磁對應體;四是希望能夠在利用脈衝星進行航天器自主導航方麵作出貢獻。
在“慧眼”運行的半年時間裏,我們已經取得了一些讓人欣喜的成果。“慧眼”的觀測主要有三種方式:巡天觀測、定點觀測和伽馬暴模式。“慧眼”開始了對銀道麵的係統性掃描監測,發現了一批伽馬射線暴事例。在定點觀測中,我們已經觀測到30多個黑洞和中子星雙星係統的各種活動現象,觀測到一批孤立的脈衝星,進行了初步的脈衝星導航試驗。
科學總會帶給我們驚喜。除了這些預定的科學目標,我們還發現了一些很有趣的現象。比如,2017年9月6日,太陽發生了2005年以來最大的一次耀斑爆發。我們探測到耀斑爆發發出的很強的X射(she)線(xian)和(he)伽(jia)馬(ma)射(she)線(xian)信(xin)號(hao),具(ju)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)時(shi)變(bian)和(he)能(neng)譜(pu)變(bian)化(hua)信(xin)息(xi),可(ke)望(wang)為(wei)太(tai)陽(yang)耀(yao)斑(ban)的(de)研(yan)究(jiu)提(ti)供(gong)新(xin)的(de)限(xian)製(zhi)。再(zai)比(bi)如(ru),我(wo)們(men)發(fa)現(xian)了(le)一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)的(de)空(kong)間(jian)環(huan)境(jing)事(shi)件(jian)。2017年9月1日和9月2日,我們在定點觀測中發現,當“慧眼”指zhi向xiang地di球qiu的de某mou個ge方fang向xiang時shi,探tan測ce到dao很hen強qiang的de高gao能neng輻fu射she信xin號hao,這zhe種zhong信xin號hao不bu太tai可ke能neng來lai源yuan於yu地di球qiu之zhi外wai,我wo們men懷huai疑yi與yu地di球qiu的de磁ci極ji有you關guan,目mu前qian也ye在zai進jin一yi步bu研yan究jiu中zhong。
“慧眼”將在太空運行4年時間,我認為,它獨特的設計將帶給我們更多發現。與同類空間天文衛星相比,“慧眼”覆蓋的能區更寬,在亮源的探測上具有特別優勢。在軟X射線波段,我們的CCD探測器因為采取特別設計的讀出模式,可以有效避免之前空間望遠鏡在觀測亮源時存在的光子堆積問題;在硬X射線波段,“慧眼”的探測麵積更大。特別值得一提的是,“慧眼”的首席科學家、中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)高(gao)能(neng)物(wu)理(li)研(yan)究(jiu)所(suo)張(zhang)雙(shuang)南(nan)研(yan)究(jiu)員(yuan)提(ti)出(chu)一(yi)種(zhong)伽(jia)馬(ma)射(she)線(xian)暴(bao)的(de)觀(guan)測(ce)模(mo)式(shi),能(neng)夠(gou)對(dui)未(wei)被(bei)地(di)球(qiu)遮(zhe)擋(dang)的(de)天(tian)區(qu)的(de)伽(jia)馬(ma)暴(bao)事(shi)件(jian)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce),顯(xian)著(zhu)地(di)提(ti)升(sheng)了(le)“慧眼”的科學產出能力,使它成為世界上軟伽馬射線波段接收麵積最大的伽馬暴全天監測器。
在對宇宙極端事例的觀測中,“慧眼”隻是拉開了序幕。就在2018年2月,下一代“慧眼”——增強型X射線時變與偏振(eXTP)空間天文台背景型號項目啟動,這是由中國科學家發起和主導的重大國際合作空間科學衛星項目,其主要科學目標可以概括為“一奇二星三極端”,“一奇”是指黑洞,“二星”即中子星和誇克星,“三極端”問題是指極端引力條件下的廣義相對論、極端磁場條件下的量子電動力學和極端密度條件下的量子色動力學等理論。我們期待這顆衛星能成為2025年-2035年間該領域國際領先的旗艦級X射線空間天文台,為終極回答黑洞附近會發生什麼、真空量子漲落產生什麼、中子星內部是什麼物質狀態等重大科學問題做出貢獻。
“慧眼”正遨遊太空,她慧眼如炬,談笑間“生擒”中子星,“活捉”黑洞,我們希望將來中國空間天文能夠在此基礎上續寫新的傳奇。中國的“極端宇宙探測計劃”正在討論中,如果得到通過,我們將按照探索、詳測、深巡“三步走”的計劃穩步推進對宇宙的探索,希冀在2035年左右,讓我國的空間高能天文走在世界的最前端。(作者:張澍,係“慧眼”衛星地麵應用係統副總師,記者齊芳采訪整理)

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