eXTP模擬圖。中科院提供

2017年6月15日發(fā)射成功的“慧眼”硬X射線空間天文星運(yùn)行4個(gè)多月時(shí)，就帶給我們驚喜——對(duì)雙中子星并合的引力波事件的伽馬射線輻射性質(zhì)給出了嚴(yán)格的限制。

按照計(jì)劃，“慧眼”的主要科學(xué)目標(biāo)有四個(gè)：一是開(kāi)展銀道面巡天，發(fā)現(xiàn)新的高能天體源和已知高能天體源的新活動(dòng);二是對(duì)黑洞、中子星等高能天體的能譜、磁場(chǎng)、自轉(zhuǎn)等性質(zhì)給出高頻次和高統(tǒng)計(jì)量的寬波段觀測(cè)，加深對(duì)這類天體的性質(zhì)的認(rèn)識(shí);三是在硬X射線到軟伽馬能區(qū)觀測(cè)大批伽馬射線暴，并在X射線波段觀測(cè)致密天體并合引力波事件的電磁對(duì)應(yīng)體;四是希望能夠在利用脈沖星進(jìn)行航天器自主導(dǎo)航方面作出貢獻(xiàn)。

在“慧眼”運(yùn)行的半年時(shí)間里，我們已經(jīng)取得了一些讓人欣喜的成果。“慧眼”的觀測(cè)主要有三種方式：巡天觀測(cè)、定點(diǎn)觀測(cè)和伽馬暴模式。“慧眼”開(kāi)始了對(duì)銀道面的系統(tǒng)性掃描監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了一批伽馬射線暴事例。在定點(diǎn)觀測(cè)中，我們已經(jīng)觀測(cè)到30多個(gè)黑洞和中子星雙星系統(tǒng)的各種活動(dòng)現(xiàn)象，觀測(cè)到一批孤立的脈沖星，進(jìn)行了初步的脈沖星導(dǎo)航試驗(yàn)。

科學(xué)總會(huì)帶給我們驚喜。除了這些預(yù)定的科學(xué)目標(biāo)，我們還發(fā)現(xiàn)了一些很有趣的現(xiàn)象。比如，2017年9月6日，太陽(yáng)發(fā)生了2005年以來(lái)最大的一次耀斑爆發(fā)。我們探測(cè)到耀斑爆發(fā)發(fā)出的很強(qiáng)的X射線和伽馬射線信號(hào)，具有豐富的時(shí)變和能譜變化信息，可望為太陽(yáng)耀斑的研究提供新的限制。再比如，我們發(fā)現(xiàn)了一些特殊的空間環(huán)境事件。2017年9月1日和9月2日，我們?cè)诙c(diǎn)觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)“慧眼”指向地球的某個(gè)方向時(shí)，探測(cè)到很強(qiáng)的高能輻射信號(hào)，這種信號(hào)不太可能來(lái)源于地球之外，我們懷疑與地球的磁極有關(guān)，目前也在進(jìn)一步研究中。

“慧眼”將在太空運(yùn)行4年時(shí)間，我認(rèn)為，它獨(dú)特的設(shè)計(jì)將帶給我們更多發(fā)現(xiàn)。與同類空間天文衛(wèi)星相比，“慧眼”覆蓋的能區(qū)更寬，在亮源的探測(cè)上具有特別優(yōu)勢(shì)。在軟X射線波段，我們的CCD探測(cè)器因?yàn)椴扇√貏e設(shè)計(jì)的讀出模式，可以有效避免之前空間望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)亮源時(shí)存在的光子堆積問(wèn)題;在硬X射線波段，“慧眼”的探測(cè)面積更大。特別值得一提的是，“慧眼”的首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所張雙南研究員提出一種伽馬射線暴的觀測(cè)模式，能夠?qū)ξ幢坏厍蛘趽醯奶靺^(qū)的伽馬暴事件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，顯著地提升了“慧眼”的科學(xué)產(chǎn)出能力，使它成為世界上軟伽馬射線波段接收面積最大的伽馬暴全天監(jiān)測(cè)器。

在對(duì)宇宙極端事例的觀測(cè)中，“慧眼”只是拉開(kāi)了序幕。就在2018年2月，下一代“慧眼”——增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振(eXTP)空間天文臺(tái)背景型號(hào)項(xiàng)目啟動(dòng)，這是由中國(guó)科學(xué)家發(fā)起和主導(dǎo)的重大國(guó)際合作空間科學(xué)衛(wèi)星項(xiàng)目，其主要科學(xué)目標(biāo)可以概括為“一奇二星三極端”，“一奇”是指黑洞，“二星”即中子星和夸克星，“三極端”問(wèn)題是指極端引力條件下的廣義相對(duì)論、極端磁場(chǎng)條件下的量子電動(dòng)力學(xué)和極端密度條件下的量子色動(dòng)力學(xué)等理論。我們期待這顆衛(wèi)星能成為2025年-2035年間該領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先的旗艦級(jí)X射線空間天文臺(tái)，為終極回答黑洞附近會(huì)發(fā)生什么、真空量子漲落產(chǎn)生什么、中子星內(nèi)部是什么物質(zhì)狀態(tài)等重大科學(xué)問(wèn)題做出貢獻(xiàn)。

“慧眼”正遨游太空，她慧眼如炬，談笑間“生擒”中子星，“活捉”黑洞，我們希望將來(lái)中國(guó)空間天文能夠在此基礎(chǔ)上續(xù)寫新的傳奇。中國(guó)的“極端宇宙探測(cè)計(jì)劃”正在討論中，如果得到通過(guò)，我們將按照探索、詳測(cè)、深巡“三步走”的計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)對(duì)宇宙的探索，希冀在2035年左右，讓我國(guó)的空間高能天文走在世界的最前端。