吃个龙虾也能搞出X射线望远镜?

作者: 张臣

来源: 公众号:知识分子

发布日期: 2017-11-23 10:00:12

本文介绍了龙虾眼球的独特结构如何启发天文学家设计X射线光学组件,并详细描述了中国引领的爱因斯坦探针科学观测计划,该计划利用龙虾眼光学技术,旨在探索宇宙中的动态现象和黑洞。

深邃而宁静的星空在高能天体物理学家眼里,如梵高的名画《星夜》,躁动不安。奇妙的自然界是科学研究的绝妙源泉。比如,龙虾的眼球具有独特的结构,天文学家就从中受到启发设计了龙虾眼X射线光学组件。龙虾眼有何奇妙之处?中国引领的使用“龙虾眼光学”的爱因斯坦探针,又是一个什么样的科学观测计划?

在伦琴为自己夫人拍摄那张著名的手的X射线照片60余年后,人类终于在卫星上装配了X射线探测设备,进而开启了利用一种新的波段观测宇宙的时代。在这些仪器的帮助之下,我们看到了一个动态万千、躁动不安甚至狂暴的宇宙。

宇宙中很多剧烈爆发的现象都与黑洞有关,比如被称之为宇宙中最为剧烈的爆发现象——伽马射线暴。伽玛暴通常被认为是在大质量恒星死亡或者致密天体并合形生黑洞时产生的,而黑洞又会产生超亮的高能“手电筒”。

如何解决这个矛盾的组合?科学家们从龙虾眼球的结构中找到了灵感。龙虾,甲壳纲十足目动物的杰出代表,也是吃货们心中的极品食材。它们特殊构造的眼球给了X射线天文学家一个启发:这些神奇的动物的眼球使用反射成像,由大量的正交排布的、方孔形状的微型管道构成,管道壁光滑且指向同一球心。

令人高兴的是,这一次中国天文学家走到了世界的前面。中国科学院空间A类先导专项支持研制的一颗龙虾眼X射线天文卫星,正处于立项的最后阶段,载荷的工程研制也已经全面展开。该卫星被暂时命名为爱因斯坦探针,一方面是向科学巨人致敬,因为爱因斯坦探针主要的科学目标中涉及到的黑洞和引力波都是爱因斯坦相对论的预言;另一方面,它是预期中能够有效拓展科学家视野的革命性工具。

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