“慧眼”如何“活捉”黑洞如何“生擒”中子星

1、“慧眼”如何“活捉”黑洞，如何“生擒”中子星從地球誕生的那一刻起，宇宙就以星空的姿態(tài)投映在了夜幕上，人們 會(huì)通過觀測(cè)星空來認(rèn)知宇宙。最初，人們直接用眼睛觀星；后來，人 們利用折射望遠(yuǎn)鏡和反射望遠(yuǎn)鏡觀星；現(xiàn)在，人們已經(jīng)開始利用射電 望遠(yuǎn)鏡和太空望遠(yuǎn)鏡觀星。我國(guó)有一顆叫“慧眼”的望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星，它 遨游于太空之中，慧眼如炬，談笑間就能“活捉”黑洞，“生擒”中 子星。那么，“慧眼”究竟是什么樣的望遠(yuǎn)鏡，它可以看到哪些奇幻 的景象呢？下面我們就來聆聽屈進(jìn)祿教授的講解，請(qǐng)他帶我們?nèi)チ私?神奇的“慧眼”吧！“慧眼”是我國(guó)第一顆硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星(HXMT),它裝載了 高能、中能、低能三種X射線望遠(yuǎn)鏡和空間

2、環(huán)境監(jiān)測(cè)器四個(gè)探測(cè)有效 載荷，總質(zhì)量約為2500千克，處在550千米高的近地圓軌道上，是 架在天上的望遠(yuǎn)鏡。那么，“慧眼”和地面上的X射線天文望遠(yuǎn)鏡的 主要區(qū)別是什么呢？其實(shí)，這兩種望遠(yuǎn)鏡所要達(dá)到的科學(xué)目標(biāo)是一樣的：收集天體發(fā)出的 光。天體發(fā)出的光被稱為電磁輻射，科學(xué)家可以通過電磁輻射了解一 個(gè)天體的構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等信息。但是，地面上的X射線天文望遠(yuǎn)鏡 發(fā)出的X光不能穿過地球大氣層，因此人們不得不把天文望遠(yuǎn)鏡放到 地球大氣層之外，也就是說把它架在太空中。這就是“慧眼”和地面 上的X射線天文望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)區(qū)別。說到X射線，大家一定不陌生，比如醫(yī)院拍胸片，火車站及地鐵站進(jìn) 行安檢等，就都用到了 X射

3、線。X射線有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，能“看” 清楚物質(zhì)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)?！盎垩邸本褪抢肵射線研究黑洞、中子星、 服沖星等高能天體的物質(zhì)構(gòu)成及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。太空中除“慧眼”外，還有很多天文望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星，比較著名的有美國(guó) 的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線天文臺(tái)，以及歐洲的牛頓X射線望 遠(yuǎn)鏡等。與它們相比，我們的“慧眼”有哪些不同呢？哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，它能夠“看”到天體外部的結(jié)構(gòu), 而X射線望遠(yuǎn)鏡可以細(xì)致、全面地了解天體內(nèi)部的情況。通過X射線 望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家能夠看到蟹狀星云內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，比如說中心天體及它 周圍的一些吸積盤等，并形成圖像?！盎垩邸钡拿娣e約有5000平方厘米，比牛頓X射線望遠(yuǎn)鏡和錢德拉 X射

4、線天文臺(tái)要大很多。因此，“慧眼”能收集更多的信息。另外，“慧眼”在建造過程中采用了一種快電子學(xué)的手段。因此，科學(xué)家可 以利用“慧眼”研究X射線與X射線源，從而知道天體輻射出的光發(fā) 生了哪些變化，甚至能夠了解天體的其他變化。船只在海上航行，燈塔會(huì)為我們指引方向；可如果我們?cè)谔罩忻月?了，那該怎么辦呢？脈沖星被稱為太空中的“燈塔”，為此，“慧眼” 開展了 X射線脈沖星導(dǎo)航在軌實(shí)驗(yàn)，定位精度達(dá)到10千米以內(nèi)，進(jìn) 一步驗(yàn)證了航天器利用脈沖星自主導(dǎo)航的可行性，為未來在深空的實(shí) 際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。未來，我們進(jìn)行深空探測(cè)和星際旅行時(shí)，或許就 不用擔(dān)心迷路了。除了這些，“慧眼”還有哪些貢獻(xiàn)呢？引力波被發(fā)現(xiàn)后

5、，科學(xué)家利用“慧眼”對(duì)引力波源進(jìn)行了觀測(cè)，并得 到了一個(gè)數(shù)值。這個(gè)數(shù)值，對(duì)科學(xué)家將來的觀測(cè)有指導(dǎo)意義。而對(duì)黑 洞進(jìn)行觀測(cè)，則是“慧眼”主要的科學(xué)目標(biāo)。“慧眼”能幫助科學(xué)家 更好、更深入、更直觀地研究黑洞。從2022年6月15日發(fā)射“慧眼”成功到現(xiàn)在，已經(jīng)過去將近5年了。 在這近5年的時(shí)間里，科學(xué)家對(duì)黑洞、中子星、脈沖星等天體進(jìn)行了 大量的觀測(cè)，獲得了許多寶貴的數(shù)據(jù)。通過分析這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們 取得了很多成果。如今，中國(guó)有越來越多的天文衛(wèi)星進(jìn)入太空，完成不同的科學(xué)目標(biāo), 如“悟空號(hào)”暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星, 還有準(zhǔn)備發(fā)射的“愛因斯坦”探針衛(wèi)星等。不久，“慧眼”的繼位者 一增強(qiáng)型的X射線空間天文臺(tái)也將走入太空。它將為我們帶來哪些驚 喜呢？增強(qiáng)型的X射線空間天文臺(tái)和“慧眼”相比，能力將有很大提升。第 一，它是成像型望遠(yuǎn)鏡；第二，它的面積增大了很多；第三，它的能量 分辨率更高了，可以看到更精細(xì)的光線；第四，它增加了一個(gè)功能， 能測(cè)量X射線的另外一種特性一偏振。所以，增強(qiáng)型的X射線空間天 文臺(tái)升空后，科學(xué)家們可以收集到更多的數(shù)據(jù)和資料，也可以更加深 入地研究黑洞、中子星等天體。通過它，我們甚至可能看到黑洞的吞 噬事件。天文衛(wèi)星仿佛是人類安置在太空的“千里眼”，而這些“千里眼”探 測(cè)到的信息，將幫助我們更好地了解宇宙。浩瀚的宇宙中充滿著無