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圖片來源:NASA

美國航空航天局(NASA)計劃於12月9日向宇宙中發射一組新的X射線之“眼”:X射線偏振成像探測器(Imaging X-ray Polarimetry Explorer,IXPE)。作為同型別天文臺中的第一個,X射線偏振成像探測器的目標是研究宇宙中一些最具活力的天體和物質,包括恆星爆炸後的殘餘物、從進食的黑洞中噴出的強大粒子流,以及更多其他的物質。

不同於NASA的“旗艦版”X射線望遠鏡,X射線偏振成像探測器不會像錢德拉X射線天文臺(Chandra X-ray Observatory)那樣巨型而強大,它在成像能力上並不出色,但這一點會通過觀察宇宙X射線源的一個特殊屬性來彌補,這個特殊屬性即偏振(polarization),迄今為止並未得到足夠的探索。

“X射線偏振成像探測器的發射,標誌著X射線天文學向前邁出了大膽而獨特的一步,”X射線偏振成像探測器的首席研究員馬丁·魏斯科普夫(Martin Weisskopf)博士說道,“X射線偏振成像探測器將告訴我們宇宙X射線源相關的更多精確性質,也就是僅通過研究它們的亮度和色譜我們並不能瞭解到的那些。”



X射線偏振成像探測器任務定於12月9日,從NASA肯尼迪航天中心搭乘獵鷹9號運載火箭(Falcon 9)發射升空。在太空中,X射線偏振成像探測器將通過觀察光的偏振屬性,來探索恆星爆炸的殘餘物、黑洞等物質。

視訊來源:NASA

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什麼是X射線偏振

X射線是一種高能光線,起源於物質處於極端條件下的地方,這些極端條件包括劇烈的碰撞、巨大的爆炸、1000萬度的溫度、快速的旋轉和極強的磁場。X射線攜帶了導致它們產生的強大現象的詳細資訊,但是地球的大氣層會阻止宇宙X射線到達地面,因此,它們只能由太空中的望遠鏡收集。

偏振光攜帶著光線起源和傳播經歷的獨特細節。光是由相互關聯的電場和磁場組成的,它們以某種方向相互作用,使它們以與光的傳播路徑成一定角度的方向振盪或振動。這種振動可以是上下、左右或兩者之間的任何位置,而偏振光由僅在一個方向上振動的電場組成。

例如,來自一顆燈泡的光會產生在各種方向上振動的電場。如果光被某種粒子或表面散射或反射,它就會變成偏振光,即光的振動面只限於某一固定方向。

尋求基本問題的答案

利用X射線偏振成像探測器對偏振X射線進行分析,科學家可以更深入地瞭解天體的結構和行為、它們周圍的環境,以及X射線形成方式的物理學。

X射線偏振成像探測器的偏振測量也將為天文學家幾十年來一直想知道的問題提供線索,例如:

黑洞的自旋是什麼?

對於脈衝星這種高速旋轉的死亡恆星,密度高達一匙脈衝星的質量等同於地球上一座山的質量,是什麼為它神祕的亮度提供了能量?

我們對基本物理定律的理解是否適用於整個宇宙?

“X射線偏振成像探測器將幫助我們測試和完善我們關於宇宙如何運作的理論,”魏斯科普夫說,“在未來,可能會出現比我們如今的假設更令人興奮的答案;更棒的是,我們可能會發現一系列新的待解謎團!”

對於同時也是錢德拉專案科學家的魏斯科普夫來說,他一直在追求X射線的偏振觀測。這樣的測量進行起來是困難的,它需要靈敏的儀器、可搭乘進入太空的火箭,以及漫長的觀測時間。

X射線偏振成像探測器強大的新型X射線成像,是由義大利開發的最先進的偏振檢測器實現的。X射線偏振成像探測器攜帶有3個相同的望遠鏡,每個望遠鏡都有一組巢狀的圓柱狀反射鏡,用於收集X射線並將它們饋送給一個探測器,這個探測器將對入射的X射線進行成像,並測量偏振的數量和方向。

“在X射線資料採集方面,這將是開創性的,”魏斯科普夫說,“我們將在未來幾十年持續對結果進行分析。”

X射線偏振成像探測器將於12月9日從美國佛羅里達州NASA肯尼迪航天中心(Kennedy Space Center),搭乘獵鷹9號運載火箭(Falcon 9)發射升空。X射線偏振成像探測器是NASA和義大利航天局(Italian Space Agency)的合作專案,波爾航天技術公司(Ball Aerospace)是主要的行業合作夥伴。

參考來源:

https://www.nasa.gov/mission_pages/ixpe/news/nasa-s-new-x-ray-mission-will-unlock-secrets-of-powerful-cosmic-phenomena.html



原文連結:https://inewsdb.com/數碼/NASA新X射線任務,將解開極端宇宙天體的祕

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