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“爱因斯坦探针”卫星科学目标:探X射线、测黑洞、寻引力波

发布时间: 2024-01-10 16:52:13 来源: 未知 作者: -1
“爱因斯坦探针”卫星的主要科学目标之一,是发现宇宙中的X射线暂现天体,监测已知天体的活动性,探究这些现象的性质及相关物理机制。

中新网北京1月9日电 (记者 孙自法)中国科学院空间科学先导专项研制的新一颗空间科学卫星“爱因斯坦探针”(Einstein Probe,EP),1月9日下午在西昌卫星发射中心成功发射。负责研制建设“爱因斯坦探针”卫星科学应用系统的中国科学院国家天文台科研团队解读称,该卫星科学目标主要包括发现宇宙中的X射线暂现天体、探索黑洞耀发和测绘黑洞分布、探寻来自引力波源的X射线信号等。

“爱因斯坦探针”卫星在轨运行示意图。中国科学院国家天文台/供图

“爱因斯坦探针”卫星在轨运行示意图。中国科学院国家天文台/供图

“爱因斯坦探针”卫星的主要科学目标之一,是发现宇宙中的X射线暂现天体,监测已知天体的活动性,探究这些现象的性质及相关物理机制。“爱因斯坦探针”卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民表示,天体辐射的变化主要表现为两类:一类是暂现和爆发源,在时间和空间上都不可预测,比如超新星激波暴、高红移伽马暴、特殊伽马暴和X射线闪、磁星、中子星双星、白矮星(激变变星)等;另一类是天体的持续辐射的变化,比如各类的活动星系核/大质量黑洞、黑洞和中子星X射线双星、激变变星(恒星级质量黑洞、其他致密天体)、极亮X射线源等。

他说,“爱因斯坦探针”卫星的大视场可以对暂现和爆发天体开展较高采样频率的监测,可以获得大样本天体从秒到月的时标量级的X射线流强的变化(光变曲线)。对亮X射线源,还可以获得其软X射线能谱及随时间的长期变化,增进对天体X射线辐射变化的规律和辐射机制的认识。这些结果可以测量天体的物理参数,发现新的时变现象和规律,进一步认识天体的本质、物理过程和演化。

“爱因斯坦探针”卫星首席科学家助理、宽视场X射线望远镜光学系统负责人、中国科学院国家天文台研究员张臣表示,发现和探索宇宙中沉寂的黑洞的耀发,测绘黑洞的分布,进一步理解其起源、演化和物质吸积过程,是“爱因斯坦探针”卫星另一大科学目标。

作为宇宙中最神秘的天体,黑洞的探测和研究一直是天文学中的重点,也是大众最感兴趣的方向之一。根据质量的不同,黑洞可以分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和大质量黑洞,这些黑洞本身不会发光,但可以通过吸积周围物质释放引力能而产生电磁辐射,观测上主要表现为活动星系核和黑洞X射线双星。星系中心存在大质量甚至超大质量黑洞这一观点目前已被普遍接受,然而只有约10%的星系处于活动状态,剩余的90%处于宁静的非活动状态,而潮汐瓦解事件(TDE)为研究其中的沉寂黑洞提供了独有的探针。

这些隐身的黑洞只有在爆发时才能被大视场或快速巡天的望远镜发现,“爱因斯坦探针”卫星兼具大视场和高灵敏度,是发现这些沉寂黑洞的利器,将从量级上扩大已有样本,为测绘黑洞分布,以及进一步理解其起源、演化和物质吸积过程提供条件。

“爱因斯坦探针”卫星还有一项科学目标是探寻来自引力波源的X射线信号,以增进对极端致密天体及其合并过程的认知。“爱因斯坦探针”卫星科学应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员刘元介绍说,该卫星将利用其大视场、高灵敏度、快速响应的性能优势,开展引力波源的 X射线对应体的搜寻、后随观测和研究。

通过对引力波源电磁对应体的探测,为引力波源提供精确定位;通过对电磁辐射能量、光谱、光变的测量研究,帮助证认引力波源的本质和引力波产生的物理过程,并为其前身星本质的研究提供线索。引力波测量可直接给出源的光度距离,而其电磁波对应体的探测可测量红移,因而可通过研究一个样本事例的红移-距离关系测量开展引力波宇宙学研究,检验宇宙学模型。

此外,“爱因斯坦探针”卫星有望探测到理论预言的作为双中子星并合产物的磁星驱动的X射线暂现源,这将对证认双中子星并合的产物及中子星物态方程起到重要的限制作用,为研究双中子星的质量分布、并合形成的新天体及其演化规律、并合抛射物的性质等天体物理问题,提供重要的观测依据。(完)

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