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“慧眼”服役开启“发现极端宇宙” 持续探寻黑洞
2018-01-31 18:15  

 “慧眼”天文卫星示意图。 国家航天局提供

“慧眼”天文卫星示意图。 国家航天局提供

新京报讯 (记者倪伟)国家国防科工局、国家航天局昨日在京宣布,我国首颗X射线天文卫星“慧眼”经过7个多月的试运行,圆满完成各项测试,正式投入使用。未来,“慧眼”将对银河系内黑洞与中子星活动进行持续观测,对其起源与演化进行更深入了解。

曾参与双中子星并合引力波全球联测

去年10月16日,全球多个机构共同发布双中子星并合产生引力波(GW170817)联合观测成果。在该历史性事件的全球联测中,“慧眼”卫星对其高能电磁辐射对应体进行了监测,确定了伽马射线的流量上限,成为重要贡献方之一。

截至目前,“慧眼”卫星已经确认发现40个伽马射线暴,超过20个是全球首先发布,3个是单独发布,发现率大于100个/年,是国际上发现率最高的设备之一。

据国家航天局介绍,“慧眼”卫星工程是研究黑洞、中子星等致密天体前沿问题的重大空间科学项目。“慧眼”卫星于去年6月15日成功发射,迄今已经开展多个天区的扫描成像观测、特定天体的定点观测及伽马射线暴监测等测试,取得了银道面扫描监测、黑洞及中子星双星观测、伽马射线暴、引力波电磁对应体探测、太阳耀发、特殊空间环境事件等方面的初步科学成果。

此外“慧眼”还利用伽马射线暴进行了脉冲星导航试验。我国曾利用“天宫二号”进行过首次脉冲星导航试验,而“慧眼”试验各方面性能全面超过了那次试验。

“慧眼”是“发现极端宇宙”计划第一步

“慧眼”卫星工程由国防科工局、财政部批复立项研制,国家民用航天科研经费和中国科学院空间科学战略性先导专项共同支持。国家航天局还会同中科院共同发起成立了“慧眼”卫星国际科学委员会,推动国际合作,扩大“慧眼”卫星及空间高能物理研究领域的国际影响力。

“慧眼”卫星是中科院更庞大的“发现极端宇宙”计划的一部分。据介绍,“发现极端宇宙”计划分探索、详测、深巡三步进行,“慧眼”卫星是其中的第一步。

详测阶段将由“增强型X射线时变和偏振天文台(eXTP)”卫星完成,该星由中国领导研制,已有十几个国家、100多个机构计划参与,预计2025年发射。

深巡阶段,我国将在2030年和2035年分别发射“热宇宙重子探巡天文台(HUBS)”和“宇宙微波背景偏振天文台(SCPT)”,这两颗卫星也将联合欧美日等多方开展探测。

- 对话

“未来将探究‘宇宙大爆炸’起源”

昨日,“慧眼”卫星首席科学家张双南接受新京报记者专访,他表示,“慧眼”卫星将进一步探寻银河系黑洞、中子星的起源和演化。

新京报:“慧眼”已经发布了40个伽马暴,通过伽马暴能够研究什么?

张双南:伽马暴是黑洞和中子星实现过程中,甚至两个黑洞、两个中子星撞在一起时产生的现象。通过伽马暴的观测,我们想理解这些过程是怎么发生的。

新京报:在去年10月双中子星并合产生引力波联合观测中,“慧眼”的贡献是什么?

张双南:在引力波事件发生时,“慧眼”的仪器是全天监测的模式,所以对引力波爆发的方向和时间段进行了完整的监测。

我们并没有探测到引力波到来时的信号,但是由于我们在伽马射线能区灵敏度很高,对能够探测到的伽马射线给了一个上限,就是伽马射线流量不能高于多少。这种限制,有助于对引力波发生过程和模型进行研究。

新京报:什么是极端宇宙?

张双南:地球上的科研实验受到地球环境很大制约,比如不能改变引力条件、磁场有限度、不能产生较高的物质密度等。但在宇宙中有很多这样的环境,我们叫作极端环境。

我们可以利用宇宙空间作为实验室进行科研。“宇宙大爆炸”时的条件是地球上不能模拟的,所以在极端宇宙能研究地球上不能研究的现象。

新京报:“发现极端宇宙”计划最终能够研究宇宙演化吗?

张双南:在详测阶段,还是对黑洞和中子星继续进行深入了解,对基础科学理论做进一步验证。到了深巡阶段,就是对宇宙大尺度的研究,不仅研究中子星和黑洞,还可以研究“大爆炸”起源机制。

新京报:预计近期“慧眼”还会有什么成果发布?

张双南:“慧眼”正式开始运行,将进行多年的观测。除了引力波,对银河系内中子星和黑洞活动、伽马暴的观测,都是可以预计的成果。我相信还会产生很多预计不到的成果。

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