愛因斯坦探針衛(wèi)星——揭秘激蕩的X射線宇宙
發(fā)布時(shí)間：2021-09-23 12:28
<正>在中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)二期項(xiàng)目中,有一顆計(jì)劃于2022年底發(fā)射升空的X射線天文衛(wèi)星,命名為愛因斯坦探針（Einsteain Probe,簡(jiǎn)稱EP）。它也是中科院主導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目,有歐洲空間局和德國(guó)馬普地外物理所等參加。光看規(guī)模的話,這是一顆并不起眼的中小衛(wèi)星（圖1）。那么,它究竟擁有怎樣的發(fā)現(xiàn)潛力,又被國(guó)內(nèi)外天文學(xué)家寄予著何等厚望,以致于要以向科學(xué)巨匠愛因斯坦致敬的方式命名呢?
【文章來(lái)源】：現(xiàn)代物理知識(shí). 2020,32(05)
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
引力波事件GW170817的天球定位(綠色)、伴隨伽馬射線暴的天球定位(藍(lán)色)、地面望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體(右圖短劃線)及寄主星系(圖片來(lái)源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
EP衛(wèi)星的寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡是系統(tǒng)性搜尋潮汐瓦解事件的利器，預(yù)估每年或能發(fā)現(xiàn)近百例。通過潮汐瓦解事件成批揪出星系中暗藏的超大質(zhì)量黑洞，將解決后者存在于何處的問題，還能對(duì)物質(zhì)落入黑洞的具體過程開展研究，有助于更深刻地理解廣義相對(duì)論及黑洞物理。引力波事件的電磁波對(duì)應(yīng)體，超大質(zhì)量黑洞的潮汐瓦解事件，EP衛(wèi)星將要為人類揭秘的就是這樣一個(gè)激蕩不安、瞬息萬(wàn)變的X射線宇宙。對(duì)那些尚有幸用肉眼凝視過暗夜繁星的世人而言，印象中的星空也許既深邃而又寧?kù)o，但如此廣袤的宇宙無(wú)疑也充斥著變化。在高能的X射線或伽馬射線波段，宇宙就更多呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)萬(wàn)千甚至不乏狂暴的一面，這是因?yàn)楦吣芄庾油ǔ．a(chǎn)生于極端的天體物理環(huán)境之中，而這類環(huán)境往往非常不穩(wěn)定，有些僅短暫存在于爆發(fā)或?yàn)?zāi)變性天文現(xiàn)象當(dāng)中。實(shí)際上，大多數(shù)高能天體都有復(fù)雜的亮度變化行為，比如活動(dòng)星系核，又比如X射線雙星(一顆中子星或恒星級(jí)黑洞正在吸積伴星的物質(zhì))。而一些原本暗弱到難以探測(cè)的天體，有時(shí)會(huì)倏然增亮而暴露于觀測(cè)者的視野之中，這就是所謂的高能暫現(xiàn)源，其中大部分又會(huì)再度消隱，蹤跡從此難覓。
2017年8月17日，天文界發(fā)生了一件大事。在費(fèi)米伽馬射線空間天文臺(tái)上，專用于搜尋伽馬射線暴(宇宙中某處突然發(fā)生又轉(zhuǎn)瞬即逝的伽馬射線劇增)的GBM儀器被持續(xù)2秒的短暴觸發(fā)；寥寥數(shù)秒之內(nèi)，地面的激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)也捕獲到一例引力波事件。是理論預(yù)言的雙中子星并合嗎？若能確證，就是首次用電磁波和其他信息載體探測(cè)到同一宇宙現(xiàn)象(太陽(yáng)系之外)，這標(biāo)志著多信使天文學(xué)大門的開啟！然而，對(duì)于事件的方位，GBM只能給出1100平方度的天區(qū)范圍(約全天球1/37),LIGO和室女(Virgo)引力波探測(cè)器的聯(lián)合定位也廣至31平方度(見圖2)。不過事件距離被限制在約1.3億光年，不算太遠(yuǎn)，因此，地面望遠(yuǎn)鏡通過挨個(gè)搜索該距離附近的星系，終于在11小時(shí)后極其幸運(yùn)地發(fā)現(xiàn)一亮度在急劇衰減的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，與理論預(yù)言雙子星并合導(dǎo)致的千新星(kilonova)現(xiàn)象正相符合——在光譜中探測(cè)到稀有的鑭系元素；同樣的快中子捕獲過程也很可能在千新星合成了宇宙大部分的金元素。圖2 引力波事件GW170817的天球定位(綠色)、伴隨伽馬射線暴的天球定位(藍(lán)色)、地面望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體(右圖短劃線)及寄主星系(圖片來(lái)源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]用于多點(diǎn)熱源熱控技術(shù)的多蒸發(fā)器回路熱管研究[D]. 魯?shù)闷?中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2021
本文編號(hào)：3405707
【文章來(lái)源】：現(xiàn)代物理知識(shí). 2020,32(05)
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
引力波事件GW170817的天球定位(綠色)、伴隨伽馬射線暴的天球定位(藍(lán)色)、地面望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體(右圖短劃線)及寄主星系(圖片來(lái)源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
EP衛(wèi)星的寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡是系統(tǒng)性搜尋潮汐瓦解事件的利器，預(yù)估每年或能發(fā)現(xiàn)近百例。通過潮汐瓦解事件成批揪出星系中暗藏的超大質(zhì)量黑洞，將解決后者存在于何處的問題，還能對(duì)物質(zhì)落入黑洞的具體過程開展研究，有助于更深刻地理解廣義相對(duì)論及黑洞物理。引力波事件的電磁波對(duì)應(yīng)體，超大質(zhì)量黑洞的潮汐瓦解事件，EP衛(wèi)星將要為人類揭秘的就是這樣一個(gè)激蕩不安、瞬息萬(wàn)變的X射線宇宙。對(duì)那些尚有幸用肉眼凝視過暗夜繁星的世人而言，印象中的星空也許既深邃而又寧?kù)o，但如此廣袤的宇宙無(wú)疑也充斥著變化。在高能的X射線或伽馬射線波段，宇宙就更多呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)萬(wàn)千甚至不乏狂暴的一面，這是因?yàn)楦吣芄庾油ǔ．a(chǎn)生于極端的天體物理環(huán)境之中，而這類環(huán)境往往非常不穩(wěn)定，有些僅短暫存在于爆發(fā)或?yàn)?zāi)變性天文現(xiàn)象當(dāng)中。實(shí)際上，大多數(shù)高能天體都有復(fù)雜的亮度變化行為，比如活動(dòng)星系核，又比如X射線雙星(一顆中子星或恒星級(jí)黑洞正在吸積伴星的物質(zhì))。而一些原本暗弱到難以探測(cè)的天體，有時(shí)會(huì)倏然增亮而暴露于觀測(cè)者的視野之中，這就是所謂的高能暫現(xiàn)源，其中大部分又會(huì)再度消隱，蹤跡從此難覓。
2017年8月17日，天文界發(fā)生了一件大事。在費(fèi)米伽馬射線空間天文臺(tái)上，專用于搜尋伽馬射線暴(宇宙中某處突然發(fā)生又轉(zhuǎn)瞬即逝的伽馬射線劇增)的GBM儀器被持續(xù)2秒的短暴觸發(fā)；寥寥數(shù)秒之內(nèi)，地面的激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)也捕獲到一例引力波事件。是理論預(yù)言的雙中子星并合嗎？若能確證，就是首次用電磁波和其他信息載體探測(cè)到同一宇宙現(xiàn)象(太陽(yáng)系之外)，這標(biāo)志著多信使天文學(xué)大門的開啟！然而，對(duì)于事件的方位，GBM只能給出1100平方度的天區(qū)范圍(約全天球1/37),LIGO和室女(Virgo)引力波探測(cè)器的聯(lián)合定位也廣至31平方度(見圖2)。不過事件距離被限制在約1.3億光年，不算太遠(yuǎn)，因此，地面望遠(yuǎn)鏡通過挨個(gè)搜索該距離附近的星系，終于在11小時(shí)后極其幸運(yùn)地發(fā)現(xiàn)一亮度在急劇衰減的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，與理論預(yù)言雙子星并合導(dǎo)致的千新星(kilonova)現(xiàn)象正相符合——在光譜中探測(cè)到稀有的鑭系元素；同樣的快中子捕獲過程也很可能在千新星合成了宇宙大部分的金元素。圖2 引力波事件GW170817的天球定位(綠色)、伴隨伽馬射線暴的天球定位(藍(lán)色)、地面望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體(右圖短劃線)及寄主星系(圖片來(lái)源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]用于多點(diǎn)熱源熱控技術(shù)的多蒸發(fā)器回路熱管研究[D]. 魯?shù)闷?中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2021
本文編號(hào)：3405707
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