科学家首次实现大视场龙虾眼X射线成像观测

科学家首次实现大视场龙虾眼X射线成像观测据悉，这是国际上首次获得并公开发布的大视场X射线聚焦成像观测结果。该成果标志着我国率先掌握了X射线龙虾眼聚焦成像技术，并实现了在轨实验验证。其中，首批结果以《首次龙虾眼聚焦望远镜的大视场X射线在轨观测》（FirstWideField-ofviewX-RayObservationsbyaLobster-eyeFocusingTelescopeinOrbit）为题，发表在《天体物理学快报》（AstrophysicalJournalLetter）上。资料显示，传统的X射线聚焦望远镜观测视场很小，一般在1度以下。40多年前，国际上提出了微孔龙虾眼成像的概念，可以实现大视场的X射线聚焦成像。尽管光子接收面积远小于传统的望远镜，龙虾眼望远镜具有大观测视场的优势，可以对一个大的天区范围内天体的活动同时进行监测，是X射线时域天文学追求的下一代设备。然而，由于研制困难，这一目标长期未能实现。据了解，近二十年多来，国际上几个空间科学机构及实验室均在开展微孔龙虾眼技术的研发。以中科院国家天文台张臣和凌志兴为带头人的团队自2011年开展了关于这一技术的研发工作，通过自主创新，掌握了该技术的原理和应用，具有完全自主知识产权。在国家自然科学基金和中科院天文联合基金支持下，国家天文台与北方夜视集团有限公司合作，突破关键技术，研制出指标国际领先的微孔龙虾眼器件。在中科院空间科学先导专项的支持下，国家天文台研制出龙虾眼聚焦镜，并由中科院上海技术物理研究所集成研制出完整的宽视场X射线望远镜，作为中科院爱因斯坦探针（EP）卫星WXT载荷的实验模块之一。该设备的关键器件，包括龙虾眼聚焦镜和由大阵列CMOS传感器组成的焦面探测器，均为我国自主研发。这也是我国科学家首次将创新性的CMOS应用于空间X射线天文探测。7月27日，该实验模块（后命名为莱娅）搭载由中科院微小卫星创新研究院抓总研制的空间新技术试验卫星（SATech-01）发射升空。作为EP卫星WXT探路者，莱娅的观测视场可达340平方度（18.6度x18.6度），是国际上首个宽视场X射线聚焦成像望远镜，其视场大小比国际上传统的聚焦望远镜提高了至少100倍。国家天文台EP卫星科学中心利用莱娅的在轨开机测试观测，首次获得了一批天体的大视场X射线实测图像和能谱。结果显示，单次（约13分钟）的观测能够同时探测到多个方向上的X射线源，包含黑洞和中子星X射线双星。同时，科研人员从数据中可获得这些天体X射线辐射强度随时间变化的信息以及天体的X射线能谱。观测结果与仿真结果高度一致。莱娅创新的、独一无二的宽视场聚焦成像能力及其所验证的龙虾眼望远镜的广阔科学潜力，引起了国际同行关注。在轨测试完成后，莱娅迄今已开展了三个多月的在轨定标实验和部分科学观测，并开始取得初步科学成果。例如，莱娅发现了一例恒星的超级X射线耀发，并引导了NASA的SWIFT和NICER空间望远镜进行跟踪观测；探测到迄今最亮的伽马射线暴的余辉辐射；完成了1/2全天X射线天图的测绘。未来，莱娅将开展常规科学观测，预计每半年可获取一次完整的全天X射线天图，发现新的X射线暂现天体和爆发天体，并将开展引力波X射线对应体的搜寻。据介绍，中科院空间新技术试验卫星（SATech-01）的目标是通过快速发射验证空间新材料、新器件、新技术，助力空间科技创新；孵化出具有重大科学意义、面向国家战略需求的空间探测仪器和项目。卫星平台及载荷的经费均为自筹。莱娅的这一成果也表明空间新技术试验卫星达到了预期目标。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336377.htm

如何捕捉“宇宙焰火”？这颗以爱因斯坦命名的卫星从龙虾复眼受到启发

如何捕捉“宇宙焰火”？这颗以爱因斯坦命名的卫星从龙虾复眼受到启发爱因斯坦探测器将于2024年初发射升空，它已开始执行任务，其先进的X射线望远镜展示了令人鼓舞的首照图像，旨在与国际伙伴合作探索充满活力的宇宙。图片来源：中国科学院这幅X射线光下的银河全景图是爱因斯坦探测器在太空中进行校准和测试活动时拍摄的。在这次长达11个多小时的测试观测中，卫星探测到了各种会产生X射线的天体。由于航天器新颖的龙虾眼光学系统的工作方式，每个天体都被拍摄成一个紫色的十字。X射线观测结果显示在欧洲南方天文台地面望远镜绘制的银河系光学图像之上。爱因斯坦探测器的宽视场X射线望远镜（WXT）由12个模块组成，覆盖3600多平方度的天空。这颗卫星可以在围绕地球运行的三个轨道上捕捉整个夜空。在监测天空时，该任务将发现来自超新星、落入黑洞的物质甚至中子星碰撞等强力事件的X射线。后续X射线望远镜（FXT）随后可以放大这些天体，提供更详细的信息。资料来源：EPSC、NAO/CAS；DSS；ESO这张图片展示了爱因斯坦探测器宽视场X射线望远镜的测量机制。来自宇宙的X射线进入望远镜，沿着方形管道进入CMOS光探测器，在那里形成"正"字形图像。有些X射线不会与方形管的管壁发生相互作用，可能会出现在探测器的任何位置。不过，大部分X射线会在管壁上反射。只被顶壁或底壁反射的X射线会在探测器上形成一个水平条。同样，只在左墙或右墙上反射的X射线会在探测器上形成竖条。最后，X射线会同时在两面墙壁上反射，这些双面反射的射线最终会在图像中间产生强烈的信号。资料来源：中国科学院半人马座欧米茄星是银河系中最大的星团，质量是太阳的一百万倍。在爱因斯坦探测器进入太空的头几个月里，对这个著名星团的观测有助于测试和校准卫星的成像质量。双星系统由恒星与黑洞或中子星伴星组成，当恒星的物质落到重伴星上时，就会产生X射线。许多这样的系统都以半人马座欧米茄星为家，使它在X射线的照射下闪闪发光。爱因斯坦探测器的后续X射线望远镜观测到了球状星团的结构和核心区域。资料来源：中国科学院爱因斯坦探测器测试和校准活动中拍摄的X射线光下的PuppisA图像。PuppisA是4000年前发生的超新星爆炸的残余物，中间的亮点就是这颗残余恒星。它周围的云状结构来自超新星爆炸时产生和排出的热物质。爱因斯坦探测器的后续X射线望远镜（FXT）拍摄了这张照片。在拍摄这张照片的同时，FXT还提供了该光源的光谱，追踪其光线的能量分布。这使得科学家们能够找出这颗超新星残骸中存在的元素。来源：中国科学院浩瀚宇宙中，遥远暗弱的暂现源和未知现象好比“宇宙焰火”。为了捕捉这些转瞬即逝的“宇宙焰火”，科学家是如何从龙虾的复眼受到启发？解放日报·上观新闻记者采访了宽视场X射线望远镜的联合研制团队——中国科学院上海技术物理研究所与中国科学院国家天文台。“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，早在《宋史·天文志》中就有记载，1054年7月4日突然出现一颗“天关客星”。直到20世纪早期，天文学家终于认定这是一次超新星爆发，而其爆炸形成的壮丽星云，即被誉为“高能宇宙中的灯塔”的蟹状星云。后随X射线望远镜对蟹状星云的观测图像（X射线数据版权EP科学中心）每一次对暂现源的发现和观测都蕴藏着发现未知的可能。在望远镜发明以前，人类对于此类暂现源的记录可谓寥寥无几。然而即使在望远镜发明以后，由于暂现源在时间和空间上都不可预测，只有针对其随机性设计的设备，才有可能大规模发现和研究这些突然出现的天文事件。在这些事件里，海量的能量在一瞬间（相对宇宙年龄来说）释放，会产生大量X射线，这也使得X射线成为观测暂现源最好的窗口。近几十年，尚在运行的X射线卫星中，大视场望远镜一直是发现暂现源的重中之重，比如美国的雨燕卫星、日本的全天X射线监视器，但它们的探测能力已逼近物理极限。【大视场和聚焦成像本是一个矛盾】“暂现源发生率一般较低，因此需要监测更大的宇宙范围，从而可以看到更多天体，发现更多稀有暂现源。”宽视场X射线望远镜光学系统负责人、国家天文台研究员张臣介绍，宽视场X射线望远镜的视场超过3600平方度，覆盖了天区的十一分之一，是目前世界上拥有最大视场的X射线望远镜，“如果说以往的相机相当于‘油车’，我们这个最大视场相机相当于‘新能源车’，有着数量级的代际差异。”宽视场X射线望远镜子模块装调“有了宽大的视场还不够，还需在大视场中看到目标的精细结构。”中国科学院院士、宽视场X射线望远镜载荷负责人、上海技术物理研究所研究员孙胜利说，这本身是一个矛盾，属于复杂性科学，最终通过联合研制团队的不懈努力，实现了大视场中的聚焦成像。这颗科学卫星之所以命名为爱因斯坦探针，因为其科学目标主要是验证爱因斯坦的广义相对论，除了发现宇宙中的X射线暂现天体，探索宇宙中沉寂的黑洞、恒星耀发、探寻来自引力波源的X射线对应体等，同样都离不开兼具大视场和高灵敏度的巡天望远镜。【把一个个设想变为可能】龙虾有着反射式复眼，每个单眼可以将入射进来的光反射出去，即使在光线较暗的水中，也有着较强的聚光能力。借鉴龙虾眼的独特构造，宽视场X射线望远镜由12个望远镜模块组成，定位精度小于1角分。每个龙虾眼的镜片上有近100万个细孔，每个细孔比头发丝还要细，而这样的镜片就有432个。这也是国际上首次实现微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术的大规模空间应用。装调中的龙虾眼光学系统“这台望远镜在7年前仅仅只有概念和设想，确实非常富有挑战。如今作为国际上首个且唯一的宽视场X射线望远镜，相比在轨工作的其他X射线望远镜，视场提升好几个数量级，灵敏度高出一个数量级，有可能给时域天文学研究带来突破性进展。”宽视场X射线望远镜载荷主任设计师、上海技术物理研究所副研究员孙小进说。“我们还面临了业界前所未有的速率挑战，探测器产生的数据量相当于每秒产生25部1G的电影，将如此海量的数据直接传输到地面是不现实的，我们通过极其复杂的星上预处理算法，将原始数据压缩了几万倍。”宽视场X射线望远镜载荷件主管、上海技术物理研究所高级工程师薛玉龙说。最紧张的时候，这支平均年龄35岁以下的团队，连续三个月每天从清晨奋战到凌晨3点，还要做到“零差错”。48片探测器、每片有600多根键合线，60块电路板、每块有323个焊盘，一次次检查，一次次记录留存，来不得半点疏忽。“这些年经过的艰难险阻还历历在目，整个团队最大的收获是以后不管面对多大困难都不会害怕。”孙胜利说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428984.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1428984.htm

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现令科学家困惑的东西据BGR报道，詹姆斯·韦伯太空望远镜正在重塑我们所认为的对宇宙的认识。自从美国宇航局（NASA）发布詹姆斯·韦伯的第一张图片以来，这台太空望远镜就开始了颠覆我们对宇宙认识的急速发展。它不仅为研究早期宇宙打开了新的大门，而且詹姆斯·韦伯的观测结果也让科学家们大惑不解。詹姆斯·韦伯太空望远镜最大的优势之一就是能够以某种能力窥视早期宇宙，这与以前的其他太空望远镜都不同。长期以来，科学家们认为早期宇宙是一个混乱的地方。在宇宙形成的过程中，早期星系是一个小而无组织的时间点。然而，随着詹姆斯·韦伯对星系进行了如此久远的观测，科学家们可以看到事情是完全不同的。星系不仅质量大，而且也没有原来预测的那么混乱。这些新的真相使事情变得更加扑朔迷离。这是因为以前的哈勃等望远镜的观测结果似乎与早期宇宙是混乱的假说相一致。然而，现在看来，混乱的外观可能只是由哈勃的局限性造成的。有了这些新的詹姆斯·韦伯观测，科学家们终于能够以高分辨率看到真相。但是，正如TheByte指出的，这并不是一件坏事。科学家们对早期宇宙的认识被颠覆，只是一个进步的标志。随着技术越来越强大，以及詹姆斯·韦伯对宇宙更深入的观察，我们将能够更多地了解形成我们周围一切的最早时刻。这种进步是天文学的一个自然组成部分。而有一天，当人们建造出比詹姆斯·韦伯更强大的望远镜时，可以看到更多令科学家们困惑的东西。现在，人们至少可以期待詹姆斯·韦伯的更多观测，这将有望解开关于我们早期宇宙的更多数据。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311003.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1311003.htm

科学家从早期宇宙中追寻神秘的“隐形星系”

科学家从早期宇宙中追寻神秘的“隐形星系”这个"看不见的星系"是通过ALMA望远镜观测发现的在周二的一份声明中，Sissa将其描述为一个"神秘和非常遥远的天体，耐人寻味，如此黑暗，甚至对高度复杂的仪器来说，它几乎是看不见的。"。这个星系可以追溯到大爆炸后仅20亿年，科学家估计大爆炸发生在138亿年前。为了更好地了解这个星系，研究小组采用了一种被称为引力透镜的技术，该技术利用某些巨大的天体，如星系团，像巨大的透镜一样，帮助放大它们背后的东西，智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜提供了观测。"ALMA让天文学家了解到这个难以研究的星系以前未知的特征，它富含气体和灰尘。"Giuletti说："我们的分析表明，这个天体非常紧凑，可能很年轻，并以极高的速度形成恒星。""由于一系列的原因，这个星系一直令人难以置信地难以捉摸。首先它是非常遥远的，同时也很紧凑，有大量的星际尘埃遮蔽了我们对它的观察，这就是詹姆斯-韦伯太空望远镜如此重要的原因之一。它的红外线眼睛能够穿透厚厚的尘埃面纱，窥视我们宇宙中极其遥远的区域。韦伯还没有研究过这个看不见的星系，尽管"在未来，詹姆斯-韦伯太空望远镜将揭示关于这个星系的更多信息，这是目前只有它能做到的，"Giuletti说。在2019年，ALMA提供了另一个遥远的隐形星系的细节-它被证明是一个"巨大的怪物"。照亮像这样棘手的天体有助于科学家更好地了解星系的形成和演变。天文学家们正在打开这些进入早期宇宙的窗口，而且随着韦伯开始工作，更多的星际尘埃将被人类突破。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343171.htm

中国科学家发现宇宙“定位”太阳新方法

中国科学家发现宇宙“定位”太阳新方法内蒙古自治区正镶白旗的中国科学院国家空间中心明安图野外科学观测研究站消息，由中国科学院国家空间科学中心研究员颜毅华领衔的科研团队，发现一种新的可用于明安图射电频谱日像仪(MUSER)图像位置校准的方法，这种方法可在浩瀚宇宙中“定位”太阳准确位置。相关成果已于近日发表在学术期刊《天文和天体物理学研究》上。根据新华社报道，明安图射电频谱日像仪(MUSER)是采用综合孔径成像方法，在厘米、分米段获得高时间、空间和频率分辨率的太阳射电图像。作为先进的新一代太阳专用射电干涉设备，MUSER将极大地扩展太阳射电探测能力，为耀斑和日冕物质抛射研究打开新的观测窗口，被国际权威学者认为是国际现有射电日像仪设备的跨越式进步。综合孔径成像技术广泛应用在天文射电望远镜成像上，即把众多小口径望远镜系统综合在一起，等效形成一个大口径射电望远镜观测效果，从而获取到较高空间角分辨的图像。然而，由于仪器误差以及信号传播效应的影响，校准特别是相位校准(影响图像位置确定)在综合孔径成像技术中至关重要。颜毅华研究员领导的研究团队，在数年来的MUSER太阳射电图像处理过程中，发现了一种新的综合孔径望远镜阵列相位定标校准方法，在定标点源偏离原点的一般情况下，第一次获得了该偏差对综合孔径成像结果影响的通用理论公式。基于这个新公式，团队研究人员可以对MUSER观测图像进行校准，从而得到准确的太阳射电图像。颜毅华介绍，这研究不仅仅优化了当前MUSER成像校准方法，而且还对一般射电综合孔径成像理论弥补上了几十年来缺失的重要一环，使得综合孔径方法成了一个封闭的完备理论，即根据综合孔径理论本身就可以完成绝对定位。论文审稿人认为，本研究方法可以利用一个未知位置校准点源来对射电望远镜的图像进行校准，并且可以通过迭代计算出校准源具体位置，从而获取到真实的射电图像，也就是在浩瀚宇宙中给太阳“定位”。发布：2022年10月26日10:09PM

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶

有史以来能量最高的太阳伽马射线令科学家感到疑惑与惊讶物理学家探测到了有史以来观测到的来自太阳的最强光。有时候，在光天化日之下才是隐藏秘密的最佳场所。问问太阳就知道了。太阳比我们所知道的更令人惊讶，密歇根州立大学博士后助理研究员梅尔-乌恩-尼萨（MehrUnNisa）说。"我们以为我们已经搞清楚了这颗恒星，但事实并非如此。"即将加入密歇根州立大学教师队伍的尼萨是《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）杂志上一篇新论文的通讯作者，这篇论文详细介绍了从太阳观测到的最高能量光的发现。这一发现背后的国际团队还发现，这种被称为伽马射线的光亮度惊人。也就是说，它的数量比科学家们之前预计的要多。虽然高能量的光线没有到达地球表面，但这些伽马射线却产生了明显的信号，尼萨和她的同事们利用高空水切伦科夫天文台（HAWC）探测到了这些信号。高空水切伦科夫天文台由美国国家科学基金会和国家人文科学与技术委员会资助，是故事的重要组成部分。与其他天文台不同，它全天候工作。自然科学学院物理与天文学系的尼萨说："我们现在拥有的观测技术在几年前是不可能实现的。在这种特殊的能量机制下，其他地面望远镜无法观测太阳，因为它们只能在夜间工作。"我们的望远镜全天候工作。"除了工作方式与传统望远镜不同之外，HAWC的外观也与普通望远镜大相径庭。HAWC使用的不是装有玻璃镜片的管道，而是一个由300个大型水箱组成的网络，每个水箱装有约200公吨的水。该网络位于墨西哥两座休眠火山山顶之间，海拔超过13000英尺。从这个制高点，它可以观测到伽马射线撞击大气层中空气的后果。这种碰撞会产生所谓的空气阵雨，有点像肉眼无法察觉的粒子爆炸。原始伽马射线的能量被释放出来，并在由低能量粒子和光组成的新碎片中重新分配。HAWC能够"看到"的正是这些粒子，以及它们在下落过程中产生的新粒子。当粒子与HAWC水箱中的水发生作用时，它们会产生所谓的切伦科夫辐射，这种辐射可以通过天文台的仪器探测到。尼萨和她的同事们从2015年开始收集数据。2021年，研究小组已经积累了足够的数据，可以开始对太阳的伽马射线进行足够仔细的研究。"在查看了六年的数据后，突然出现了这种过量的伽马射线，"尼萨说。"当我们第一次看到它时，我们想，'这肯定是我们弄错了。在这种能量下，太阳不可能这么亮。"太阳发出的光能量范围很大，但有些能量比其他能量更丰富。例如，通过核反应，太阳提供了大量可见光，也就是我们看到的光。这种光的能量约为1电子伏特，在物理学中是一种方便的测量单位。尼萨和她的同事们观测到的伽马射线的能量约为1万亿电子伏特，即1太电子伏特，缩写为1TeV。这个能量水平不仅令人惊讶，而且他们看到如此多的伽马射线也令人惊讶。20世纪90年代，科学家们曾预测，当高能宇宙射线--由黑洞或超新星等宇宙动力加速的粒子--撞击太阳中的质子时，太阳会产生伽马射线。但是，根据人们对宇宙射线和太阳的了解，研究人员还假设，很少会看到这些伽马射线到达地球。不过，当时还没有一种仪器能够探测到这种高能伽马射线，而且在一段时间内也不会有。2011年，美国国家航空航天局的费米伽马射线太空望远镜首次观测到了能量超过10亿电子伏特的伽马射线。在接下来的几年里，费米任务显示，这些伽马射线不仅能量非常高，而且数量比科学家最初预计的多出七倍。看起来还有更高能量的伽马射线有待发现。当望远镜发射到太空时，其探测器的大小和能力是有限的，例如费米望远镜对太阳伽马射线的测量最大值约为2000亿电子伏特。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392807.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392807.htm