太空实验室之探测伽玛射线暴的偏振的神器

来源: 科学大院

发布日期: 2016-09-23 10:11:48

“天极”望远镜是随着“天宫二号”上天的伽玛射线偏振探测器,专门用于测量伽玛暴的偏振性质。伽玛射线暴是宇宙中最剧烈的爆发现象,探测其偏振性质有助于理解其产生机制。

天宫二号空间实验室,是一个真正意义上的空间实验室,将开展10余项空间科学与应用项目,是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。涉及微重力流体物理、空间材料科学、空间生命科学、空间天文探测、空间环境监测、对地观测及地球科学研究以及新技术试验等多个领域。

中国科学院空间应用工程与技术中心代表中国科学院牵头负责载人航天等重大科技工程空间应用系统方面的任务规划、总体管理和技术集成工作,负责所有科学应用载荷的系统集成、地面测试和在轨运控、成果推广等任务。

我们今天给大家介绍一个更高端的,它的名字叫“天极”,它随着“天宫二号”一起上天,去探测宇宙中的伽马射线。伽玛射线有多神秘?大家知道,我们眼睛能看见的光叫做可见光,伽玛射线与可见光一样,都是电磁波。伽玛射线是波长最短、能量最强的电磁波,它的能量比可见光大几十万倍以上。伽玛射线有很强的穿透性。

伽玛暴是宇宙伽玛射线暴的简称。顾名思义,它是宇宙中突然产生的伽玛射线大爆发,就像涓涓细流突然变成滚滚大江。

在晴朗的夜空,普通人肉眼可见九千多颗星星,其中大部分是恒星——与太阳同类。有些恒星比太阳大几十倍,它们从形成至死亡的时间(寿命)比太阳短得多。在它们一生辉煌即将结束之际,将发生剧烈爆炸,整个恒星解体,星体中心的物质将压缩形成黑洞,黑洞疯狂地吞噬周围物质。犹如恒星最后的“生命之花”,集一生的辉煌于一瞬,化作最美的告别,它们就是伽玛暴。

伽玛暴的偏振是指伽玛暴发射的伽玛射线的偏振。伽玛射线的偏振就是电磁波电场的振动方向。为什么要探测伽玛暴的偏振?宇宙天体产生的伽玛射线光子具有如下四方面的信息:光子的到达时间、能量、方向以及偏振。科学家对前三个方面都已经有成熟的办法来探测研究,然而在最后的偏振探测上碰了钉子,因为测量伽玛射线的偏振很难,迄今还没有对伽玛暴偏振进行高精度的系统性探测研究。

“天极”望远镜的全称是“天极”伽玛暴偏振探测仪(英文名POLAR),是专门用于测量伽玛暴偏振的高灵敏度探测器,是“天宫二号”空间实验室搭载的所有实验中唯一的国际合作项目。“天极”望远镜由偏振探测器和电控箱两个单机组成。“天极”望远镜的偏振探测器安装于“天宫二号”空间实验室的舱外,背对地球指向天空,可以有效地捕捉到伽玛暴爆发过程中产生的伽玛光子,并测量它们的偏振性质。

“天极”望远镜的主要科学目标是高精度且系统性地测量伽玛射线暴的偏振性质。预期运行两年“天极”可以探测到大约100个伽玛射线暴,同时作为国际上最灵敏的伽玛射线暴偏振探测仪器,“天极”能够获得高精度伽玛射线偏振测量的最大样本。通过系统地测量伽玛射线暴的偏振,能够从观测上对伽玛射线暴的辐射机制等物理模型加以限制或约束,为更好的理解宇宙中极端天体物理环境下的这种最剧烈的爆发现象产生的机制做出重要的贡献。

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