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“慧眼”十问:中国科学家的出多灵巧发布日期:2022-09-28 06:01:33     

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  新华社甘肃酒泉6月15日电(记者全晓书喻菲屈婷)中国首颗X射线日发射升空,科学家们将用它来观测宇宙中最秘密的天体黑洞和中子星。

  “慧眼”,全称硬X射线调造千里镜卫星(简称HXMT)。名称固然有些艰涩,但却和这颗卫星的原因和职司亲密相干。下面,咱们就从这里入手,从十个方面来解构这颗卫星,看看它终究密集了哪些杰出的聪颖,又具备了奈何锐利的“眼神”。

  X射线,信任民多肯建都不目生,谁没拍过几张X光片呢?X射线纳米之间,要远远幼于可见光的波长,因此不行被肉眼观测到。

  科学家针对探测要领的分别,把X射线分成了硬X射线千电子伏(keV)以上的X射线,古板上被称为硬X射线keV以下的,就被称作软X射线。以前的天文仪珍视要正在上述两个能段职责,中央这一段天文观测得较量少。

  若是咱们把一台平淡的光学千里镜瞄准X射线源,则根蒂无法得到其图像。这是由于X射线的波长极短,能量很高,因此它不会像可见光那样正在镜面上产生反射或折射而聚焦成像,而是会像一粒粒“炮弹”一律,直接砸正在镜面上或者穿透镜面而过,能量越高,“炮弹”的穿透才华就越强。

  由于正在X射线能段成像万分贫苦,西方科学家发清晰编码孔径成像时间和掠射式镜面时间,但行使这两种步骤创造的千里镜都万分丰富和高贵。越发是后者,央求镜面的皮相粗陋度到达原子直径量级,目前国内尚不行创造这种合用空间X射线观测的镜面。

  西方的X射线探测器,咱们既做不起,也做不了,那该如何办?“这就逼着咱们去创建新的成像步骤。”“慧眼”背后的“心魄人物”、中科院高能物理探讨所李惕碚院士说。

  上世纪90年代初,李惕碚院士和他的同事吴枚探讨员正在无间寻觅中找到了一种新的算法,应用时间成熟、造价低廉的准直探测器(非成像探测器)的扫描数据,就能告竣成像,被称作直接解调成像法。只是,这种新步骤正在提出之初由于过分“奇特”,乃至被疑惑为“华而不实”,经由十年驾驭的表面、试验和数据剖释职责,才被国表里学者逐步领受。

  “慧眼”只看硬X射线年,李惕碚院士正式提出了基于直接解调成像法的硬X射线调造千里镜的发起。“当时,这瑕瑜常好的一种设念。然而,从1993年提出念法到2011年真正立项,十八年过去了,科学前沿以及X射线探测时间都有了较大的变动,因此,咱们对这颗卫星的探讨主意和要领也举办了调理。”HXMT卫星首席科学家张双南声明说。

  三种千里镜各有啥特征?如前所述,“慧眼”装配了高、中、低能三种千里镜。高能千里镜笼盖的能区界限是20-250keV,搜罗18个直径为19厘米的主探测器单体,总探测面积越过5000平方厘米,是宇宙上面积最大的高能X射线探测器阵列;中能千里镜笼盖的能区界限是5-30keV,搜罗三组探测器机箱,总探测面积到达952平方厘米;低能千里镜笼盖的能区界限是1-15keV,也搜罗三组探测器机箱,总探测面积为384平方厘米。

  高能准直器主管策画师清华大学金永杰教师交付高能准直器前合影。(起源:中科院高能所)

  固然这三种千里镜各有特征,但它们都是准直型千里镜,大要上都由三个部门组成:准直器、探测器和电子学体系。准直器可能束缚X射线的入射目标,以便进一步确定天体源的方位;探测器会逐一对光子举办探测,过来一个光子,发作一个信号,此中包括入射光子的能量和年华等音信;电子学体系则把探测器发作的信号转化成平淡仪器可能读懂的电信号,也即是脉冲信号。

  镜面千里镜因为受到创造工艺的束缚,平常面积较量幼。而“慧眼”的探测面积很大,探测到的信号就会更多。信号越多,就越有恐怕呈现其他千里镜看不到的景象。

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