科普時報記者 史 詩
漆黑靜謐并不是宇宙的真面目。我們頭頂的星空,每夜都上演著一幕幕精妙絕倫的巨獻。天文學家們一直想要揭開宇宙鮮為人知的一面。1月9日,我國愛因斯坦探針衛星由長征二號丙運載火箭送入太空,捕捉宇宙中如煙花般時隱時現、倏忽而逝的神秘現象。
愛因斯坦探針衛星是個1.45噸重的大家伙,由12臺寬視場X射線望遠鏡和2臺后隨X射線望遠鏡組成。愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民介紹,它的任務是發現宇宙中X射線暫現源和爆發天體,發現和探索宇宙中沉寂黑洞的耀發,探尋來自引力波源的X射線信號。黑洞和引力波都是愛因斯坦廣義相對論曾作出的重要預言,衛星因此得名。
奇異的中子星、僵尸恒星、流浪黑洞,還有瞬間釋放的能量超過太陽一生總能量的超新星……星空中的主角們氣宇不凡。因距離遙遠,我們很難看清它們的表演。而那些被稱為暫現源的爆發天體通常是突然出現、變幻莫測的,只有織一張足夠大的“網”,才能更多地捕捉到它們。況且,黑洞潮汐、極端致密天體合并等現象在開始時會發出大量軟X射線,很難被反射聚焦。
為了把愛因斯坦探針衛星打造成技藝精湛的“捕手”,科學家從龍蝦眼睛中找到了靈感。在這之前,生物學家很早就發現,龍蝦的眼睛和其他動物不一樣,由許多方孔形狀的微型管道構成,管道壁光滑且指向同一球心,這樣的結構使得各個方向的光線在小方孔內反射匯聚到視網膜上。
軟X射線也有軟肋,模仿打水漂的方式使它聚焦,軟X射線就可以被反射。就像以一個很小的角度把石頭丟出去,石頭就能在水面彈跳起來。
于是,天文學家在一個約4厘米×4厘米的玻璃片上,設計了近100萬個微孔,所有微孔都指向同一個球心。龍蝦眼聚焦鏡負責人張臣說,有了這個器件,軟X射線一下就被聚焦了。他們又仿照龍蝦眼睛的弧形結構,望遠鏡的視場也變大了,組成大于3600°的巨大視場陣列。這是國際上首次同時實現大視場全天監測和X射線聚焦成像。
當然,有了“龍蝦眼”還不夠,愛因斯坦探針衛星離不開后隨X射線望遠鏡的鼎力相助。當“龍蝦眼”發現高能暫現現象時,后隨X射線望遠鏡會立刻進行快速自主后隨觀測,它看得細、靈敏度高,是“龍蝦眼”的完美搭檔。
此時,愛因斯坦探針衛星已開始在軌“體檢”,調整最優狀態后,它大概每天要傳回100GB的數據。那些“看不見的焰火”,就要被看見了。
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