“愛因斯坦探測器”衛星科學瞄準X射線、黑洞、引力波

Mondo 科學 更新 2024-01-31

1月9日下午,由中科院空間科學先導專案研製的新型空間科學衛星“愛因斯坦探測器”(Einstein Probe,EP)在西昌衛星發射中心成功發射。 負責“愛因斯坦探測器”衛星科學應用系統研製和建設的中國科學院國家天文台科研團隊解釋說,該衛星的科學目標主要包括發現宇宙中的X射線瞬變天體、探索黑洞耀斑和繪製黑洞分布圖。 以及探索來自引力波源的X射線訊號。

“愛因斯坦探測器”衛星在軌示意圖。 圖片由中國科學院國家天文台提供。

愛因斯坦探測器衛星的主要科學目標之一是發現宇宙中的X射線瞬態物體,並監測已知天體的活動,這些現象的性質和相關的物理機制。 “愛因斯坦探測器”衛星首席科學家、中國科學院國家天文台研究員袁偉民表示,天體輻射的變化主要表現在兩大類:一類是臨時源和爆發源,在時間和空間上都不合適,如超新星衝擊暴、高紅移伽馬暴等, 特殊的伽馬暴和X射線閃光、磁星、中子星雙星、白矮星(災難性變星)等;另一類是天體的連續輻射變化,如各種型別的活動星系核大質量黑洞、黑洞和中子星的X射線雙星、災難變星(恆星質量黑洞、其他緻密天體)、極亮的X射線源等。

他表示,“愛因斯坦探測器”衛星的大視場可以監測更高取樣頻率的瞬態和噴發天體,可以獲取大樣本天體從秒到月的時間標量尺度的X射線流強度(光曲線)變化。 對於明亮的X射線源,還可以獲得軟X射線能譜及其隨時間的長期變化,可以提高對天體X射線輻射變化規律和輻射機理的理解。 這些結果可用於測量天體的物理引數,發現新的時變現象和規律,進一步了解天體的性質、物理過程和演化。

“愛因斯坦探測器”衛星首席科學家助理、寬視場X射線望遠鏡光學系統負責人、中國科學院國家天文台研究員張晨表示,發現和探索宇宙中寂靜黑洞的耀斑,繪製黑洞分布圖,進一步了解其起源, 演化和物質吸積過程是“愛因斯坦探測器”衛星的另乙個主要科學目標。

黑洞作為宇宙中最神秘的天體,對黑洞的探測和研究一直是天文學的重點,也是大眾最感興趣的方向之一。 根據質量的差異,黑洞可分為恆星黑洞、中等質量黑洞和大質量黑洞,這些黑洞本身並不發光,而是可以通過吸積周圍物質釋放引力能量來產生電磁輻射,主要被觀測為活躍的星系核和黑洞X射線雙星。 星系中心存在大質量甚至超大質量黑洞的想法現在被廣泛接受,但只有大約10%的星系是活躍的,其餘90%是安靜的不活躍的,潮汐解體事件(TDE)為研究沉默黑洞提供了獨特的探測器。

這些隱身的黑洞只能通過大視場或望遠鏡在噴發時迅速勘測天空來發現,而兼具大視場和高靈敏度的“愛因斯坦探測器”衛星是發現這些沉默黑洞的有力工具,它將現有樣本擴大數量級, 並為繪製黑洞分布圖以及進一步了解黑洞的起源、演化和物質吸積過程提供條件。

愛因斯坦探測器衛星的另乙個科學目標是探索來自引力波源的X射線訊號,以提高對極其緊湊的物體及其合併過程的理解。 “愛因斯坦探測器”衛星科學應用系統總工程師、中國科學院國家天文台研究員劉源表示,該衛星將利用其大視場、高靈敏度、快速響應效能的優勢,對引力波源的X射線對應物進行搜尋、跟蹤觀測和研究。

通過對引力波源電磁對應物的探測,提供引力波源的精確定位通過對電磁輻射能量、光譜和光變化的測量和研究,有助於識別引力波源的性質和引力波產生的物理過程,為研究其前身恆星的性質提供線索。 引力波測量可以直接給出光源的光度距離,而其電磁波對應物的檢測可以測量紅移,因此可以通過研究樣本案例的紅移-距離關係測量來研究引力波宇宙學,以檢驗宇宙學模型。

此外,“愛因斯坦探測器”衛星有望探測到理論上預測為雙中子星合併產物的磁星驅動的X射線臨時源,這將對限制雙中子星合併產物和中子星方程的識別起到重要作用,為研究雙中子星質量分布等天體物理問題提供重要的觀測依據。 合併形成的新天體及其演化規律,以及合併彈丸的性質。(完)。

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