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“慧眼”卫星新发布一批科学成果
2019-10-23|文章来源:粒子天体物理中心 |【
 

  以中国科学院高能物理研究所的科学家为主的科研团队利用“慧眼”——硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星对黑洞、中子星X射线双星进行了系列高精度、高频度定点观测,取得一批重要成果。在10月25日召开的第一届中国空间科学大会新闻发布会上,“慧眼”卫星项目组对这些成果进行了解读。

  X射线双星是由黑洞或中子星与一个正常恒星组成的双星系统,正常恒星的物质在强引力作用下落向黑洞或中子星,形成围绕黑洞和中子星高速转动的物质盘(吸积盘),并发出强烈的X射线辐射。X射线双星的快速光变和能谱是研究强引力场、强磁场,以及物质在强引力场和强磁场下的动力学过程和辐射过程的主要探针。

  慧眼卫星搭载了高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器,观测能区为1-250千电子伏特。和国外的X射线卫星相比,慧眼卫星具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积最大、时间分辨率高、探测死时间很小、观测强源没有光子堆积效应等突出优点,具有独特的研究天体多能段X射线快速光变的能力,可以探索比以往更靠近黑洞视界或中子星表面的区域,开启了研究黑洞、中子星X射线双星等天体硬X射线快速光变和能谱特性的新窗口。

  科学家利用慧眼卫星进行系列观测,将对黑洞系统准周期振荡(QPO)现象研究的能量上限从30千电子伏特(keV)提高到100keV,开启了研究黑洞系统的新窗口;在人类发现的第一个宇宙X射线源天蝎座X-1中发现了最高能量的千赫兹QPO,说明其起源于非热高能物理过程,对当前最为流行的千赫兹QPO起源模型的合理性提出了严峻挑战;首次观测到中子星X射线双星在流强位于特定值时吸积盘状态的突然变化,验证了光的辐射压导致吸积盘结构突变这一已提出近半个世纪的理论;首次观测到中子星表面单个热核暴的X射线光子“阵雨”对温度高达几亿度高温电子冕的快速冷却现象,为研究高温电子冕的辐射和形成机制提供了“独门”探针;从单个热核暴观测到的热核暴与吸积盘相互作用,为限制吸积盘最内半径提供了新的手段;确定了著名的中子星X射线双星武仙座X-1的X射线回旋吸收线能量不再下降,证明X射线辐射区附近的磁场强度在经历了近20年缓慢下降之后已经趋于稳定,为理解中子星的性质提供了新的观测依据。 

  自2017年6月15日在酒泉卫星发射基地升空之后,慧眼已在轨运行两年多,期间开展各类观测1000余次,获得科学数据29Tb,成功监测了双中子星并合引力波事件电磁对应体,完成了脉冲星导航实验。慧眼科学工作团队已在国际主流天体物理杂志上发表(含接受)科学论文10余篇,更多重要成果正在审稿或成文的过程之中。

  慧眼卫星是我国第一颗X射线天文卫星,最早于1993年由高能物理研究所李惕碚、吴枚等人提出,并于2011年由国家国防科技工业局正式批复工程立项,国家民用航天科研经费和中国科学院空间科学先导专项共同支持。中科院高能所负责卫星有效载荷、地面应用系统和科学研究工作,航天科技集团公司五院为卫星总体单位,清华大学为卫星有效载荷和地面应用系统联合承研单位,参加慧眼卫星工程的还有中国科学院国家空间科学中心、北京师范大学等。德国杜宾根大学等国外合作单位参加了慧眼卫星的科学研究工作并做出重要贡献。

HXMT效果图


 
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