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“慧眼”衛星新發布一批科學成果

2019-10-29 高能物理研究所
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[video:20191026第一屆中國空間科學大會——慧眼衛星X射線雙星研究獲新進展]

  以中國科學院高能物理研究所的科學家為主的科研團隊利用“慧眼”——硬X射線調制望遠鏡(HXMT)衛星對黑洞、中子星X射線雙星進行了系列高精度、高頻度定點觀測,取得一批重要成果。在10月25日召開的第一屆中國空間科學大會新聞發布會上,“慧眼”衛星項目組對這些成果進行了解讀。

  X射線雙星是由黑洞或中子星與一個正常恒星組成的雙星系統,正常恒星的物質在強引力作用下落向黑洞或中子星,形成圍繞黑洞和中子星高速轉動的物質盤(吸積盤),并發出強烈的X射線輻射。X射線雙星的快速光變和能譜是研究強引力場、強磁場,以及物質在強引力場和強磁場下的動力學過程和輻射過程的主要探針。

  慧眼衛星搭載了高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器,觀測能區為1-250千電子伏特。和國外的X射線衛星相比,慧眼衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間分辨率高、探測死時間很小、觀測強源沒有光子堆積效應等突出優點,具有獨特的研究天體多能段X射線快速光變的能力,可以探索比以往更靠近黑洞視界或中子星表面的區域,開啟了研究黑洞、中子星X射線雙星等天體硬X射線快速光變和能譜特性的新窗口。

  科學家利用慧眼衛星進行系列觀測,將對黑洞系統準周期振蕩(QPO)現象研究的能量上限從30千電子伏特(keV)提高到100keV,開啟了研究黑洞系統的新窗口;在人類發現的第一個宇宙X射線源天蝎座X-1中發現了最高能量的千赫茲QPO,說明其起源于非熱高能物理過程,對當前最為流行的千赫茲QPO起源模型的合理性提出了嚴峻挑戰;首次觀測到中子星X射線雙星在流強位于特定值時吸積盤狀態的突然變化,驗證了光的輻射壓導致吸積盤結構突變這一已提出近半個世紀的理論;首次觀測到中子星表面單個熱核暴的X射線光子“陣雨”對溫度高達幾億度高溫電子冕的快速冷卻現象,為研究高溫電子冕的輻射和形成機制提供了“獨門”探針;從單個熱核暴觀測到的熱核暴與吸積盤相互作用,為限制吸積盤最內半徑提供了新的手段;確定了著名的中子星X射線雙星武仙座X-1的X射線回旋吸收線能量不再下降,證明X射線輻射區附近的磁場強度在經歷了近20年緩慢下降之后已經趨于穩定,為理解中子星的性質提供了新的觀測依據。

  自2017年6月15日在酒泉衛星發射基地升空之后,慧眼已在軌運行兩年多,期間開展各類觀測1000余次,獲得科學數據29Tb,成功監測了雙中子星并合引力波事件電磁對應體,完成了脈沖星導航實驗。慧眼科學工作團隊已在國際主流天體物理雜志上發表(含接受)科學論文10余篇,更多重要成果正在審稿或成文的過程之中。

  慧眼衛星是我國第一顆X射線天文衛星,最早于1993年由高能所李惕碚、吳枚等人提出,并于2011年由國家國防科技工業局正式批復工程立項,國家民用航天科研經費和中科院空間科學先導專項共同支持。中科院高能所負責衛星有效載荷、地面應用系統和科學研究工作,航天科技集團公司五院為衛星總體單位,清華大學為衛星有效載荷和地面應用系統聯合承研單位,參加慧眼衛星工程的還有中科院國家空間科學中心、北京師范大學等。德國杜賓根大學等國外合作單位參加了慧眼衛星的科學研究工作并做出重要貢獻。

HXMT效果圖

打印 責任編輯:葉瑞優
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