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新的ASTRO-H卫星研究黑洞和星系团

发布时间:2018-05-15 浏览次数:8

em ASTRO-H卫星将于周五发射,将有助于突破宇宙中各种各样的高能现象,包括濒临黑洞边缘的过热材料,浩瀚的星系团。 / em

黑洞爱好者,星系团爱好者和X射线天文学家有很多令人兴奋的地方。 2月12日星期五,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)将从日本鹿儿岛的种子岛航天中心发射第六颗专用于X射线天文学的卫星ASTRO-H。这座天文台拥有最先进的仪器和两个望远镜镜子,这些镜子是在马里兰州Greenbelt的美国宇航局戈达德太空飞行中心建造的。发射定于美国东部时间上午3点。

预计ASTRO-H将在宇宙中的各种高能现象方面提供突破,从堕入黑洞边缘的过热材料到大型星系团演化。它配备有四种先进的仪器,覆盖从300电子伏特(eV)以下的低能量或“软”X射线到高达60万电子伏特的软伽马射线的广泛能量范围。为了比较,可见光的能量跨越约2至3eV。

“戈德的X射线天体物理实验室主任兼ASTRO-H的美国项目科学家Robert Petre说:”我们看到整个宇宙中的X射线源,无论物质中的粒子达到足够高的能量。 “这些能量产生于各种环境中,包括恒星爆炸,极端磁场或强引力,而X射线让我们探索这些现象的各个方面,而这些现象在其他波长观测到的仪器无法进行。”

ASTRO-H软X射线光谱仪的核心是微量热计阵列。五毫米正方形形成一个36像素阵列。每个像素的边长为0.824毫米,或圆珠笔的宽度。探测器的视场大约为三分之一分,或满月的表观直径的十分之一.ASTRO-H航天器于2015年11月27日在日本筑波航天中心出现。软件X射线光谱仪左下方可见开放式隔间.Goddard团队为ASTRO-H上的两台软X射线望远镜提供了相同的反射镜组件。每个横跨17.7英寸(45厘米),并包含1,624个精确对准的铝质反光镜片段,排列在203个同心壳中。

ASTRO-H能够观测到像星系团和中子星这样的X射线源,比2005年至2015年的前任朱雀(Suzaku)暗淡10倍以上。为此,ASTRO-H使用四个共同对准的聚焦X射线望远镜和一套尖端仪器,可以同时覆盖整个天文台的整个能量范围。

两个相同的软X射线望远镜包括戈达德团队提供的镜子组件。因为X射线可以穿透物质,所以镜子依赖于科学家称之为掠入射光学器件。就像在水中跳过一块石头一样,掠过曲面镜段表面的X射线光线偏向望远镜的焦点。

一台软X射线望远镜将光线聚焦到日本提供的先进宽视场相机上,另一台软X射线望远镜将光线引导至软X射线光谱仪(SXS),这是由戈达德团队开发和制造的仪器,与来自多个日本的机构。天文学家通常通过将光的波长分散到彩虹般的光谱中来了解宇宙源的组成,温度和运动。但天体物理学家设计了一种测量X射线“颜色”的替代方法,称为微量热法,该方法产生前所未有的光谱分辨率,而不会像先前采用的方法那样稀释其强度。

“这是多年来在美国和日本共同建造这种强大的新型X射线光谱仪的非凡事业,”Goddard的ASTRO-H合作首席研究员Richard Kelley说。 “国际团队非常兴奋,最终能够应用卫星上其他仪器支持的SXS基本新功能,观测各种天体来源,特别是星系团和黑洞系统。”

美国的研究人员在20世纪80年代率先开发了这项革命性的技术。 ASTRO-H将为天体物理学家提供第一次在轨道X射线天文台上使用它的机会。

SXS测量单个粒子光(称为光子)撞击探测器时产生的热量。 SXS通过测量每个X射线光子所产生的小的温度增加来精确地确定单个X射线光子的能量。由于变化非常小,使用日本和美国开发的系统,检测器被冷却至-459.58华氏度(-273.1C) - 绝对零度以上的一小部分。由于一系列称为杜瓦瓶的嵌套真空容器,超冷液氦供应以及一系列机械和磁性冰箱,预计SXS将保持三年以上的低温状态。

“SXS使用的技术正在引领下一代成像X射线光谱仪的发展,它将能够同时分辨成千上万的X射线颜色,同时捕获清晰的图像,”Caroline Kilbourne说,戈达德SXS团队的成员。

天文台还携带两台相同的硬X射线望远镜及其相关照相机,这些照相机拍摄5000-80000 eV的光,还有两台软伽马射线探测器,它们对60,000至600,000 eV的光敏感,但不产生图像。望远镜和仪器均由日本提供。

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心弗朗西斯雷迪


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