“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 會通過觀測星空來認知宇宙。最初，人們直接用眼睛觀星；后來，人 們利用折射望遠鏡和反射望遠鏡觀星；現(xiàn)在，人們已經(jīng)開始利用射電 望遠鏡和太空望遠鏡觀星。我國有一顆叫“慧眼”的望遠鏡衛(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鏡，它可以看到哪些奇幻 的景象呢？下面我們就來聆聽屈進祿教授的講解，請他帶我們?nèi)チ私?神奇的“慧眼”吧！“慧眼”是我國第一顆硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星(HXMT),它裝載了 高能、中能、低能三種X射線望遠鏡和空間

2、環(huán)境監(jiān)測器四個探測有效 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 架在天上的望遠鏡。那么，“慧眼”和地面上的X射線天文望遠鏡的 主要區(qū)別是什么呢？其實，這兩種望遠鏡所要達到的科學目標是一樣的：收集天體發(fā)出的 光。天體發(fā)出的光被稱為電磁輻射，科學家可以通過電磁輻射了解一 個天體的構(gòu)成、運動規(guī)律等信息。但是，地面上的X射線天文望遠鏡 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射線天文望遠鏡的一個區(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 行安檢等，就都用到了 X射

3、線。X射線有很強的穿透本領(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)成及運動規(guī)律的。太空中除“慧眼”外，還有很多天文望遠鏡衛(wèi)星，比較著名的有美國 的哈勃空間望遠鏡和錢德拉X射線天文臺，以及歐洲的牛頓X射線望 遠鏡等。與它們相比，我們的“慧眼”有哪些不同呢？哈勃空間望遠鏡是一個光學望遠鏡，它能夠“看”到天體外部的結(jié)構(gòu), 而X射線望遠鏡可以細致、全面地了解天體內(nèi)部的情況。通過X射線 望遠鏡，科學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射線望遠鏡和錢德拉 X射

4、線天文臺要大很多。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的手段。因此，科學家可 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，燈塔會為我們指引方向；可如果我們在太空中迷路 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)航在軌實驗，定位精度達到10千米以內(nèi)，進 一步驗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 際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。未來，我們進行深空探測和星際旅行時，或許就 不用擔心迷路了。除了這些，“慧眼”還有哪些貢獻呢？引力波被發(fā)現(xiàn)后

5、，科學家利用“慧眼”對引力波源進行了觀測，并得 到了一個數(shù)值。這個數(shù)值，對科學家將來的觀測有指導(dǎo)意義。而對黑 洞進行觀測，則是“慧眼”主要的科學目標?！盎垩邸蹦軒椭茖W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年的時間里，科學家對黑洞、中子星、脈沖星等天體進行了 大量的觀測，獲得了許多寶貴的數(shù)據(jù)。通過分析這些數(shù)據(jù)，科學家們 取得了很多成果。如今，中國有越來越多的天文衛(wèi)星進入太空，完成不同的科學目標, 如“悟空號”暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星，“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星, 還有準備發(fā)射的“愛因斯坦”探針衛(wèi)星等。不久，“慧眼”的繼位者 一增強型的X射線空間天文臺也將走入太空。它將為我們帶來哪些驚 喜呢？增強型的X射線空間天文臺和“慧眼”相比，能力將有很大提升。第 一，它是成像型望遠鏡；第二，它的面積增大了很多；第三，它的能量 分辨率更高了，可以看到更精細的光線；第四，它增加了一個功能， 能測量X射線的另外一種特性一偏振。所以，增強型的X射線空間天 文臺升空后，科學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