几亿光年以外，两颗走到生命尽头的巨大恒星上演了它们生命力最为灿烂的场景——超新星爆发，之后它们变成了两颗致密的中子星，每立方厘米的质量达十亿吨。
“怀柔一号”GECAM在轨运行艺术图
这两颗中子星彼此吸引，相互绕转，并逐渐接近。随着它们之间的距离越来越近，相互绕转的速度也越来越快，直到它俩最终碰撞到一起。它们相撞的能量是如此之高，以至于发出的光超过了它们所在星系所有恒星的光芒——这是一次伽马射线爆发。伴随着巨大的伽马暴，还有一股能量扰动着弯曲的宇宙时空，再释放开去。这股被弯曲时空传递的波动能量就是引力波。
引力波和与之相伴的伽马暴都携带了丰富的物理信息，穿越亿万光年，向我们展现和描绘这一重大物理事件的始末。天文学家通过多种观测和数据分析手段对其中所携带的信息进行解读，可以检验已有的理论模型，发展新的理论模型。从而揭示这一宇宙高能过程的内在规律。
“怀柔一号”GECAM卫星系统载荷总师李新乔说，来自遥远的高能天体源的X射线和伽马射线虽然能量很高，但是却被地球大气强烈地吸收。因此，对高能天体源的探测只能在大气层之外的宇宙空间进行。这就让“怀柔一号”GECAM卫星有了用武之地。它可以敏锐地发现我们所看不见的X射线、伽马射线以及高能带电粒子。
卫星研制团队合影
李新乔介绍，对于单颗处于近地轨道的天文卫星来说，即使卫星上的探测器视场覆盖所有方向，地球也会遮挡大约三分之一的天空。因此，单颗近地卫星无法实现全天区的实时观测。而GECAM采取双星联合的方式。两颗全同的GECAM卫星在轨飞行时均背向地球，它们和地心始终保持三点一线。每颗GECAM卫星的视场可以覆盖除地球遮挡视场之外的所有天区，这样就实现了全时全天的视场覆盖。
此外，GECAM卫星选择了相对较小的29度倾角，约600千米高的圆轨道，这样可以较好地避开地球辐射带和南大西洋高能粒子聚集异常区等背景信号过高的区域。同时，GECAM卫星载荷探测器自身产生的背景信号也保持在较低水平，保证了其对弱天体源光子信号的收集和探测能力。
李新乔自豪地说，此次发射的“怀柔一号”GECAM卫星，将成为几年之内在轨运行的监测伽马暴灵敏度最高的天文卫星。看得宽、看得远、看得清离不开高科技的“眼睛”，GECAM的每一只“眼睛”都晶莹剔透，经过了研制人员的精雕细琢，练就“火眼金睛”。
供图：中国科学院高能物理所
（源自北京日报客户端2020-12-10版）
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