【美將發射新探測器探索極端天體X射線之謎】據《科學》報道,近期,美國宇航局(NASA)將啟動耗資1.9億美元的小型任務,發射X射線成像偏振探測器(IXPE),觀察宇宙中一些最暴烈的天體,了解它們如何運行。通過探測塌縮恒星和黑洞中的強磁場如何排列或極化其發射的X射線,IXPE可以揭示這些天體是如何釋放出輻射的。

早在1975年,NASA就發射了軌道太陽觀測衛星8(OSO-8),觀測到了來自蟹狀星雲的偏振X射線。

“我們想弄清楚這些X射線是如何產生的。”NASA馬歇爾太空飛行中心首席研究員Martin Weisskopf說。

圖:IXPE上的3台望遠鏡在發射後會延展4米。來源:NASA/BALL AEROSPACE

當氣體被加熱到數億攝氏度並電離產生等離子體時,就會發出X射線。通常,光子自身的磁場和電場垂直於其路徑振蕩,但方向是隨機的。然而,它們誕生時的磁場條件或其在“旅途”中的相互作用,會迫使光子在同一平面上振蕩,從而使光子極化。

IXPE將花費至少兩年的時間,用3台望遠鏡仔細觀測宇宙X射線源。義大利航天局提供的傳感器可在二甲醚氣體層中探測X射線及其偏振。X射線擊中一個氣體原子,打擊出的電子會向偏振方向發射,並留下一條可見軌跡。對軌跡及其分布進行成像,可使觀察者了解光的偏振程度以及方向。

脈衝星——這些旋轉的死星殘骸是IXPE的主要目標。它們有時每秒可旋轉數百次,發射無線電波、X射線和其他輻射光束,如燈塔的光一般掠過地球。

Weisskopf介紹,此前的一些理論分析表明,X射線起源於脈衝星的不同位置,比如其表面、兩極或大氣層。理論預測X射線偏振信號會隨著脈衝時間的變化而變化,IXPE則能夠根據變化對其進行區分。

這次任務的目標還包括磁星,這是一種類似脈衝星的恒星遺跡,但其磁場更為強大,比地球上產生的任何磁鐵的磁場強1億倍。磁力線迫使快速移動的電子進入螺旋路徑,導致它們噴射出被稱為同步輻射的偏振X射線。通過測量磁星自轉時X射線偏振的變化,可以繪制出整個磁星的磁場,觀察導致暴發的混亂磁場線。

此外,IXPE還有助於理解遙遠星系中超大質量黑洞發射巨大噴流的機制。http://t.cn/A6xWozU5

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