
“慧眼”衛(wèi)星新發(fā)布一批科學(xué)成果
| 來(lái)源:高能物理研究所【字號(hào):大 中 小】
以中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的科學(xué)家為主的科研團(tuán)隊(duì)利用“慧眼”——硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡(HXMT)衛(wèi)星對(duì)黑洞、中子星X射線雙星進(jìn)行了系列高精度、高頻度定點(diǎn)觀測(cè),取得一批重要成果。在10月25日召開(kāi)的第一屆中國(guó)空間科學(xué)大會(huì)新聞發(fā)布會(huì)上,“慧眼”衛(wèi)星項(xiàng)目組對(duì)這些成果進(jìn)行了解讀。
X射線雙星是由黑洞或中子星與一個(gè)正常恒星組成的雙星系統(tǒng),正常恒星的物質(zhì)在強(qiáng)引力作用下落向黑洞或中子星,形成圍繞黑洞和中子星高速轉(zhuǎn)動(dòng)的物質(zhì)盤(pán)(吸積盤(pán)),并發(fā)出強(qiáng)烈的X射線輻射。X射線雙星的快速光變和能譜是研究強(qiáng)引力場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng),以及物質(zhì)在強(qiáng)引力場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)下的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和輻射過(guò)程的主要探針。
慧眼衛(wèi)星搭載了高能X射線望遠(yuǎn)鏡、中能X射線望遠(yuǎn)鏡和低能X射線望遠(yuǎn)鏡三種科學(xué)載荷和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器,觀測(cè)能區(qū)為1-250千電子伏特。和國(guó)外的X射線衛(wèi)星相比,慧眼衛(wèi)星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時(shí)間分辨率高、探測(cè)死時(shí)間很小、觀測(cè)強(qiáng)源沒(méi)有光子堆積效應(yīng)等突出優(yōu)點(diǎn),具有獨(dú)特的研究天體多能段X射線快速光變的能力,可以探索比以往更靠近黑洞視界或中子星表面的區(qū)域,開(kāi)啟了研究黑洞、中子星X射線雙星等天體硬X射線快速光變和能譜特性的新窗口。
科學(xué)家利用慧眼衛(wèi)星進(jìn)行系列觀測(cè),將對(duì)黑洞系統(tǒng)準(zhǔn)周期振蕩(QPO)現(xiàn)象研究的能量上限從30千電子伏特(keV)提高到100keV,開(kāi)啟了研究黑洞系統(tǒng)的新窗口;在人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)宇宙X射線源天蝎座X-1中發(fā)現(xiàn)了最高能量的千赫茲QPO,說(shuō)明其起源于非熱高能物理過(guò)程,對(duì)當(dāng)前最為流行的千赫茲QPO起源模型的合理性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn);首次觀測(cè)到中子星X射線雙星在流強(qiáng)位于特定值時(shí)吸積盤(pán)狀態(tài)的突然變化,驗(yàn)證了光的輻射壓導(dǎo)致吸積盤(pán)結(jié)構(gòu)突變這一已提出近半個(gè)世紀(jì)的理論;首次觀測(cè)到中子星表面單個(gè)熱核暴的X射線光子“陣雨”對(duì)溫度高達(dá)幾億度高溫電子冕的快速冷卻現(xiàn)象,為研究高溫電子冕的輻射和形成機(jī)制提供了“獨(dú)門(mén)”探針;從單個(gè)熱核暴觀測(cè)到的熱核暴與吸積盤(pán)相互作用,為限制吸積盤(pán)最內(nèi)半徑提供了新的手段;確定了著名的中子星X射線雙星武仙座X-1的X射線回旋吸收線能量不再下降,證明X射線輻射區(qū)附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度在經(jīng)歷了近20年緩慢下降之后已經(jīng)趨于穩(wěn)定,為理解中子星的性質(zhì)提供了新的觀測(cè)依據(jù)。
自2017年6月15日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地升空之后,慧眼已在軌運(yùn)行兩年多,期間開(kāi)展各類(lèi)觀測(cè)1000余次,獲得科學(xué)數(shù)據(jù)29Tb,成功監(jiān)測(cè)了雙中子星并合引力波事件電磁對(duì)應(yīng)體,完成了脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)?;垩劭茖W(xué)工作團(tuán)隊(duì)已在國(guó)際主流天體物理雜志上發(fā)表(含接受)科學(xué)論文10余篇,更多重要成果正在審稿或成文的過(guò)程之中。
慧眼衛(wèi)星是我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星,最早于1993年由高能所李惕碚、吳枚等人提出,并于2011年由國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局正式批復(fù)工程立項(xiàng),國(guó)家民用航天科研經(jīng)費(fèi)和中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)共同支持。中科院高能所負(fù)責(zé)衛(wèi)星有效載荷、地面應(yīng)用系統(tǒng)和科學(xué)研究工作,航天科技集團(tuán)公司五院為衛(wèi)星總體單位,清華大學(xué)為衛(wèi)星有效載荷和地面應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)合承研單位,參加慧眼衛(wèi)星工程的還有中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、北京師范大學(xué)等。德國(guó)杜賓根大學(xué)等國(guó)外合作單位參加了慧眼衛(wèi)星的科學(xué)研究工作并做出重要貢獻(xiàn)。
HXMT效果圖
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