我国将造新一代“观天神器”爱因斯坦探针,超强视力可让黑洞现形

科技小青爱吃草2022-01-31 06:08:03浏览13评论0

今年1月28日,我国《2021中国的航天》©️白皮书发布,指出未来五年空间科学研究方面将围绕宇宙起源和演化、太阳系与人类的关系等科学主题深化基础理论研究,论证和开展空间科学计划,并孵化重大空间科学研究成果。其中讲到未来5年我国将围绕极端宇宙、时…

今年1月28日,我国《2021中国的航天》©️白皮书发布,指出未来五年空间科学研究方面将围绕宇宙起源和演化、太阳系与人类的关系等科学主题深化基础理论研究,论证和开展空间科学计划,并孵化重大空间科学研究成果。其中讲到未来5年我国将围绕极端宇宙、时空涟漪、日地全景、宜居行星等科学主题研制空间引力波探测卫星、爱因斯坦探针、先进天基太阳天文台等高端天文观测装备,可能大家对其中的爱因斯坦探针比较陌生,它是个啥东西呢?

“爱因斯坦探针”的正式名称实际上是“引力波暴高能电磁对应体全天监测器”,简称GECAM,通过其名称也能看出它主要是用来探测引力波和高能射线的一种装置,实际上我国之前已经制造出了这种“观天神器”,并且将它发射到太空中了,2022年12月10日,我国在西昌卫星发射中心用长征十一号遥九型固体运载火箭将它发射升空,卫星很快进入预定轨道并开始工作,至今一年多的时间中已经取得了不少观测成果。

“爱因斯坦探针”卫星具有很大的瞬时视场、中等空间分辨率和一定的光谱分辨率,其监视器首次采用了基于MPO龙虾眼技术的X射线聚焦成像光学系统,可在软X射线(0.5~4keV)✨波段发现高能X射线暂现源、剧变源和监测X射线源的变化,而且其寻天捕获能力和探测灵敏度都达到了国际领先。

之所以叫它“爱因斯坦探针”,是因为它能有效验证爱因斯坦广义相对论的两个预言——黑洞和引力波,那么它都能干些什么呢?综合来看它可通过捕捉黑洞产生的X射线暂现信号发现几乎所有质量尺度上的“沉寂的黑洞(意指无长时间辐射产出的黑洞)✨”,也就是说它的超强视力能让几乎所有类型的黑洞现形。

宇宙中的大多数黑洞都是很难观测到的,但是当较多物质靠近和闯入黑洞的事件视界时,强大引力会使物质分裂称粒子状态并产生摩擦或碰撞而发光,这也是类星体的存在形式。但在黑洞的两极,部分物质也会以射线形式被黑洞释放,形成“相对论喷流”,在这两种现象出现时,爱因斯坦探针将可以发现黑洞的存在并观察它的相关信息。说白了,爱因斯坦探针就是一款发现隐藏黑洞的利器,只要黑洞有吸附物质和释放射线的动作,就会在它面前无所遁形。

爱因斯坦探针也是重要的引力波探测设备,它能与国际上第二代引力波探测设备相配合,探测引力波爆发源的电磁波对应体并对其精确定位,实现观测黑洞、中子星以及白矮星等的合并或者爆炸的情况。不过这次的《2022年中国航天白皮书》©️上说未来五年中我国将研制爱因斯坦探针,说明我国又将打造新一代此类设备,肯定技术更先进,功能更全面、精度也更高。

总之,爱因斯坦探针可以开展灵敏度极高的大视场时域X射线监测,以实现对暗弱和遥远的高能射线暂现源的全天巡天普查监测,开展大样本X射线源的时变的巡天监测。它能观测的目标天体包括几乎所有尺度的黑洞(星系级黑洞与恒星级黑洞)✨、引力波源的电磁波对应体(黑洞或中子星、白矮星的碰撞)✨、超新星激波暴(超新星爆发伽马射线暴)✨、活动星系核(星系中心黑洞或类星体)✨,另外如中子星、X射线闪、伽马射线暴和恒星冕活动等也都是可以观测到的。

因此,爱因斯坦探针也是一台重要的天文观测设备,对天文物理学与高能物理研究有着重要的帮助,通过它的观测数据分析,科学家们将能探究黑洞在宇宙中是否普遍存在,并细致观察引力波爆发的起源和物理过程等,它的观测数据将涉及大部分的天体物理学分支,预估将在天文物理学研究方面产生重要的国际影响,让我们期待它的优秀表现吧。

☲参考资料:

《北京日报》©️2022年1月28日文章《未来五年中国将研制空间引力波探测卫星、爱因斯坦探针》©️

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