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“慧眼”卫星发布一批新成果:为理解黑洞和中子星提供新线索

时间:2019-11-01
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原标题:“眼睛”卫星发布新成果:为理解黑洞和中子星提供新线索

10月25日上午,在第一届中国空间科学大会新闻发布会上,以中国科学院高能物理研究所科学家为主体的硬x光调制望远镜卫星(又称“眼睛”)科研团队发布了一系列“眼睛”最近获得的新成果。

这些成就中有些发现了前所未有的新现象,有些挑战或验证了现有的理论模型,有些为人类理解黑洞和中子星系统提供了新的线索。

已经发表了十多篇论文

X光二进制是由黑洞或中子星和普通恒星组成的二进制系统。正常恒星的物质在强重力作用下落到黑洞或中子星上,形成一个围绕黑洞和中子星高速旋转的物质盘(吸积盘),并发出强烈的x光辐射。x光双星的快速光学变化和能谱是研究强引力场、强磁场以及强引力场和强磁场下物质的动力学过程和辐射过程的主要探针。

“在物质向黑洞和中子星旋转的过程中,由于重力势能的释放和通过粘度等加热过程,温度会越来越高,辐射光子的能量也会越来越高。在离黑洞和中子星非常近的地方,也可能有大量带电粒子以接近光速的速度运动,物质甚至可能以光速向外喷射,因此它可能辐射出能量非常高的光子,并呈现快速的光变化。”“眼睛”卫星系统的副总设计师和有效载荷总设计师、中国科学院高能物理研究所研究员鲁方军说。

“眼睛”卫星携带三个科学有效载荷和空间环境监测器:高能x光望远镜、中能x光望远镜和低能x光望远镜。鲁方军表示,与国外的x光卫星相比,“眼睛”独特的设计使其在研究天体多能段的快速x光光变化方面具有卓越的能力,并可用于研究迄今为止探测到的最接近黑洞或中子星区域的物质运动和辐射过程,从而为研究黑洞和中子星系统打开了一扇新的窗口。

自2017年6月15日在酒泉卫星发射基地发射以来,Eye已经在轨道上运行了两年多。进行了1000多次各类观测,获得29Tb科学数据,成功监测了双星合并引力波事件的电磁对应物,完成了脉冲星导航实验。科学工作组已在国际主流天体物理学杂志上发表(包括收到)10多篇科学论文,更重要的成果正在审查或撰写过程中。

国际公认的五大成就

这次一共发表了5项科学成果,这些成果反映在科研团队相继发表的许多论文中。

鲁方军介绍说,“眼睛”卫星发现了迄今为止黑洞系统中能量最高的准周期振荡现象。能量上限是以前卫星观测结果的3倍,为研究黑洞系统打开了一扇新的窗口。“眼睛”卫星发现了黑洞和中子星附近物质发射的高能x光的准周期变化。这种现象所达到的高能能量范围超出了以前所有天文望远镜的能力范围。”

“眼睛”卫星也发现了中子星x光双星系统中迄今为止能量最高的千赫准周期振荡。“眼睛”的发现对千赫准周期振荡的由来已久的模型提出了严峻的挑战。鲁方军说。

此外,“眼”号卫星首次观测到中子星X射线双星吸积盘状态在电流强度达到特定值时的突然变化,这验证了吸积盘结构由于近半个世纪的光辐射压力而发生变化的理论。首次观察到单个热核风暴在中子星表面的x光光子“簇射”到高达几亿度的电子日冕的快速冷却现象,为研究高温电子日冕的辐射和形成机制提供了“独特”的探针,并在单个热核风暴中观察到热核爆炸与吸积盘之间的相互作用,为限制吸积盘的最内半径提供了新的手段。证实着名中子星X射线双星大力神X-1的回旋吸收线能量将不再减少,为理解中子星的性质提供了新的观测基础。

鲁方军说,这些科研成果发表在《天体物理学杂志》 《英国皇家天文学会月刊》等杂志上,审查过程通常非常快。

例如,“眼睛”卫星在观测热核聚变风暴方面的成就已经达到《天体物理学杂志》。这篇论文只花了11天就被投递和收到,这使得它成为第一篇完全基于眼睛数据在海外核心期刊上发表的引人注目的文章。“这是一个令人兴奋和及时的结果,”匿名专家在评论中写道。

“接班人”已经进入方案设计阶段。

中国科学院高能物理研究所的李提培、吴梅等人于1993年提出了硬x光调制望远镜(HXMT)卫星项目,并开始了初步研究。2011年3月,国家正式批准了该项目。2017年6月15日,卫星发射后的第二天,它被命名为“情人眼里出西施”。

2018年1月31日,“眼睛”卫星正式投入使用,并已在轨道上运行两年多。"现在眼睛的手术很好."鲁方军说。

“眼睛”卫星是中国第一颗x光天文卫星,由国家民用空间研究基金和中国科学院空间科学试点项目共同资助。

2018年初,中国科学院国家空间科学中心在北京发射了增强型x光时变偏振空间天文台(eXTP),被认为是“眼睛之眼”卫星的继承者。

鲁方军表示,eXTP卫星项目已经进入项目设计阶段。不久前,中国科学院正式批准了eXTP卫星项目主要背景模型的研究课题。在中国科学院空间科学试点项目(二期)的支持下,eXTP卫星项目已获得4.3亿美元,用于开展项目设计和其他工作。基于成功的“眼睛”卫星团队建设和自主开发技术的积累,eXTP已经能够开展广泛的国际合作,并逐步发展成为中国和中欧合作牵头的旗舰空间观测项目。该项目将引领x光空间天文学在技术和科学领域的发展,预计在未来几年将处于领先地位。

(责任编辑:DF120)

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