爱因斯坦探针卫星——揭秘激荡的X射线宇宙
发布时间：2021-09-23 12:28
<正>在中国科学院空间科学战略性先导专项二期项目中,有一颗计划于2022年底发射升空的X射线天文卫星,命名为爱因斯坦探针（Einsteain Probe,简称EP）。它也是中科院主导的一个国际合作项目,有欧洲空间局和德国马普地外物理所等参加。光看规模的话,这是一颗并不起眼的中小卫星（图1）。那么,它究竟拥有怎样的发现潜力,又被国内外天文学家寄予着何等厚望,以致于要以向科学巨匠爱因斯坦致敬的方式命名呢?
【文章来源】：现代物理知识. 2020,32(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
引力波事件GW170817的天球定位(绿色)、伴随伽马射线暴的天球定位(蓝色)、地面望远镜发现的光学对应体(右图短划线)及寄主星系(图片来源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
EP卫星的宽视场X射线望远镜是系统性搜寻潮汐瓦解事件的利器，预估每年或能发现近百例。通过潮汐瓦解事件成批揪出星系中暗藏的超大质量黑洞，将解决后者存在于何处的问题，还能对物质落入黑洞的具体过程开展研究，有助于更深刻地理解广义相对论及黑洞物理。引力波事件的电磁波对应体，超大质量黑洞的潮汐瓦解事件，EP卫星将要为人类揭秘的就是这样一个激荡不安、瞬息万变的X射线宇宙。对那些尚有幸用肉眼凝视过暗夜繁星的世人而言，印象中的星空也许既深邃而又宁静，但如此广袤的宇宙无疑也充斥着变化。在高能的X射线或伽马射线波段，宇宙就更多呈现出动态万千甚至不乏狂暴的一面，这是因为高能光子通常产生于极端的天体物理环境之中，而这类环境往往非常不稳定，有些仅短暂存在于爆发或灾变性天文现象当中。实际上，大多数高能天体都有复杂的亮度变化行为，比如活动星系核，又比如X射线双星(一颗中子星或恒星级黑洞正在吸积伴星的物质)。而一些原本暗弱到难以探测的天体，有时会倏然增亮而暴露于观测者的视野之中，这就是所谓的高能暂现源，其中大部分又会再度消隐，踪迹从此难觅。
2017年8月17日，天文界发生了一件大事。在费米伽马射线空间天文台上，专用于搜寻伽马射线暴(宇宙中某处突然发生又转瞬即逝的伽马射线剧增)的GBM仪器被持续2秒的短暴触发；寥寥数秒之内，地面的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)也捕获到一例引力波事件。是理论预言的双中子星并合吗？若能确证，就是首次用电磁波和其他信息载体探测到同一宇宙现象(太阳系之外)，这标志着多信使天文学大门的开启！然而，对于事件的方位，GBM只能给出1100平方度的天区范围(约全天球1/37),LIGO和室女(Virgo)引力波探测器的联合定位也广至31平方度(见图2)。不过事件距离被限制在约1.3亿光年，不算太远，因此，地面望远镜通过挨个搜索该距离附近的星系，终于在11小时后极其幸运地发现一亮度在急剧衰减的光学对应体，与理论预言双子星并合导致的千新星(kilonova)现象正相符合——在光谱中探测到稀有的镧系元素；同样的快中子捕获过程也很可能在千新星合成了宇宙大部分的金元素。图2 引力波事件GW170817的天球定位(绿色)、伴随伽马射线暴的天球定位(蓝色)、地面望远镜发现的光学对应体(右图短划线)及寄主星系(图片来源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
【参考文献】：
博士论文
[1]用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究[D]. 鲁得浦.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2021
本文编号：3405707
【文章来源】：现代物理知识. 2020,32(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
引力波事件GW170817的天球定位(绿色)、伴随伽马射线暴的天球定位(蓝色)、地面望远镜发现的光学对应体(右图短划线)及寄主星系(图片来源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
EP卫星的宽视场X射线望远镜是系统性搜寻潮汐瓦解事件的利器，预估每年或能发现近百例。通过潮汐瓦解事件成批揪出星系中暗藏的超大质量黑洞，将解决后者存在于何处的问题，还能对物质落入黑洞的具体过程开展研究，有助于更深刻地理解广义相对论及黑洞物理。引力波事件的电磁波对应体，超大质量黑洞的潮汐瓦解事件，EP卫星将要为人类揭秘的就是这样一个激荡不安、瞬息万变的X射线宇宙。对那些尚有幸用肉眼凝视过暗夜繁星的世人而言，印象中的星空也许既深邃而又宁静，但如此广袤的宇宙无疑也充斥着变化。在高能的X射线或伽马射线波段，宇宙就更多呈现出动态万千甚至不乏狂暴的一面，这是因为高能光子通常产生于极端的天体物理环境之中，而这类环境往往非常不稳定，有些仅短暂存在于爆发或灾变性天文现象当中。实际上，大多数高能天体都有复杂的亮度变化行为，比如活动星系核，又比如X射线双星(一颗中子星或恒星级黑洞正在吸积伴星的物质)。而一些原本暗弱到难以探测的天体，有时会倏然增亮而暴露于观测者的视野之中，这就是所谓的高能暂现源，其中大部分又会再度消隐，踪迹从此难觅。
2017年8月17日，天文界发生了一件大事。在费米伽马射线空间天文台上，专用于搜寻伽马射线暴(宇宙中某处突然发生又转瞬即逝的伽马射线剧增)的GBM仪器被持续2秒的短暴触发；寥寥数秒之内，地面的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)也捕获到一例引力波事件。是理论预言的双中子星并合吗？若能确证，就是首次用电磁波和其他信息载体探测到同一宇宙现象(太阳系之外)，这标志着多信使天文学大门的开启！然而，对于事件的方位，GBM只能给出1100平方度的天区范围(约全天球1/37),LIGO和室女(Virgo)引力波探测器的联合定位也广至31平方度(见图2)。不过事件距离被限制在约1.3亿光年，不算太远，因此，地面望远镜通过挨个搜索该距离附近的星系，终于在11小时后极其幸运地发现一亮度在急剧衰减的光学对应体，与理论预言双子星并合导致的千新星(kilonova)现象正相符合——在光谱中探测到稀有的镧系元素；同样的快中子捕获过程也很可能在千新星合成了宇宙大部分的金元素。图2 引力波事件GW170817的天球定位(绿色)、伴随伽马射线暴的天球定位(蓝色)、地面望远镜发现的光学对应体(右图短划线)及寄主星系(图片来源：LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration,2017,Astrophysical Journal Letters,848,L12)
【参考文献】：
博士论文
[1]用于多点热源热控技术的多蒸发器回路热管研究[D]. 鲁得浦.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2021
本文编号：3405707
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3405707.html
