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活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙 精选

已有 9303 次阅读 2017-6-16 08:50 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述

2017年6月15日11时00分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”


“慧眼”是我国首颗大型X射线天文卫星。据介绍,卫星成功发射和正常运行后,将使我国在X射线空间观测方面具有国际先进的暗弱变源巡天能力、独特的多波段快速光观测能力等,推动我国高能天体物理研究进入世界先进行列。


它将揭示中国将睁开慧眼,洞见宇宙中惊心动魄的图景:黑洞吞噬被撕裂的星星、脉冲星疯狂旋转、宇宙深处猛烈的爆炸……



活捉黑洞


由于“慧眼”有较大的视场,对银河系巡天是它最重要的使命。


本期,小编选取了中国科学院高能物理研究所、中国科学院国家空间科学中心、新华社对外部中国特稿社 组织,喻菲、全晓书、屈婷 著,贺萌 绘《活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙》中的序言(顾逸东院士中的部分内容,让我们来先睹为快!


我国首颗X 射线天文卫星——硬X 射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope, HXMT) 卫星,在经历了多年艰辛的科学技术积累和研制试验后,作为中国探索宇宙奥秘的使者发射升空。


在太空开展科学研究冲破了地球的大气屏障,直接面对或深入广袤无垠的宇宙,极大地开拓了人类的视野和活动疆域。空间天文——在太空进行的天文观测研究,突破了仅限于可见光、射电等特定波段的地面观测限制(称为大气窗口),开拓了人类对包括宇宙微波背景、射电辐射、红外/ 亚毫米波、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线乃至波长更短的宇宙高能粒子在内的全电磁谱段天文研究的新纪元。短短的几十年中,新的革命性发现缤彩纷呈,取得了划时代的辉煌成就,深刻改变了人类对天体、宇宙和物质世界的认知,而我国由于种种原因在其中贡献甚微。


X 射线天文在空间天文中具有重要地位,宇宙中不同能量的X射线来源于天体的高温辐射、强引力场或强磁场下带电粒子的同步辐射和核相互作用等过程,是研究天体极端条件下剧烈高能活动物理机制的主要探针。实际上,我国科学家从20 世纪80年代起就将X 射线天文作为重点方向,开展了一系列科学气球观测和探测技术研究。20 世纪90年代,李惕碚、吴枚发明了直接解调成像方法,另辟蹊径地实现了具有较高信噪比、采用非掠射聚焦/ 非位置灵敏探测器的X/γ 射线点源和弥散源反演成像,并得到实验验证和理论支撑,解决了当时困扰科学界的高能电磁辐射成像难题,形成了HXMT 卫星任务的科学和技术概念。


在中国科学院、国家航天局和科技部等的支持下,中国科学院团队和航天科技集团五院团队通力合作,经过科学目标深化研究、新探测器研发和探测能区扩展、地面定标和应用系统建设以及卫星工程设计的优化完善,现在的HXMT 卫星既能巡天普查又能定向深度观测,成为具有天文台性质的空间研究设施。它将利用其极具竞争力的宽能区、高灵敏度、高能量分辨率、高时间分辨率和独特的成像能力开展中子星、黑洞等致密天体极端环境下物理规律、γ 射线暴、引力波电磁对应体等前沿科学问题,在国际高能天体物理研究的蓬勃发展中做出中国独特的贡献。


《活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙》是“中国科学卫星系列”科普书的第二本。作者以生动通俗的语言、多彩丰富的漫画、形象微妙的比喻阐释了与HXMT 科学探索目标相关的艰深天体物理问题及其背后的故事,还以朴实无华的笔触记录还原了为HXMT 做出贡献的几代科技工作者,使这本书形成了科普和纪实文学结合的特点,值得推荐。


中国科学卫星系列是在国家支持下的中国科学院空间科学先导专项推进中形成的,其中的天文卫星包括已经实施的暗物质探测卫星和硬X 射线调制望远镜卫星,正在实施的X 射线天文卫星爱因斯坦探针(Einstein Probe, EP)、先进天基太阳天文台(Advanced Solar Observatory-Space, ASO-S) 和准备实施的由中国发起并领导的大型国际合作旗舰级科学研究项目——增强型的X 射线时变与偏振空间天文台(enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission, eXTP)等,堪称我国发展空间科学和空间天文的里程碑。此外我国还有国家航天局支持的中法合作空间暂现源观测天文卫星(Spae-based multiband astronomical Variable Objects Monitor, SVOM),空间站工程安排的2 米光学望远镜多色成像与无缝光谱巡天、宇宙辐射和暗物质探测设施(High Energy cosmic-Radiation Detection, HERD)、中子星极端天体探测等重大天文项目,将在2020 ~ 2025 年间发射,实现我国空间天文向国际最前沿的新一波冲刺。


当今,空间科学、空间技术和空间应用形成了航天领域的三大支柱,21 世纪的空间科学将引领和推动基础科学前沿重要领域的跨越,破解重大的科学之谜。我国空间科学将在中国科学院空间科学先导专项、载人航天和月球探测等国家重大专项推动下进入世界先进行列,在若干重点领域取得具有重大影响和领先的科学发现。




曾几何时,黑洞只是人们头脑中的虚幻之物,

如今却成为宇宙中最神奇的所在,

散发着强大而诡异的美感,

科学家们研究黑洞的大幕已经拉开,

关于它的秘密将被娓娓道来。


活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙》预售通道已打开!




本文摘编自中国科学院高能物理研究所、中国科学院国家空间科学中心、新华社对外部中国特稿社 组织,喻菲、全晓书、屈婷 著,贺萌 绘 《活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙》的序言(顾逸东院士),内容有删减。


活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙

978-7-0-053768-3

北京:科学出版社  2017.07


仰望星空,繁星点点。你是否能够想象到,宁静安详的宇宙还有暴躁的一面:星星被撕裂、脉冲星疯狂旋转、宇宙深处猛烈的爆炸……一种神秘而又狂野的天体——黑洞,就像是宇宙里的大胃王,正疯狂地吞噬着落入其引力范围的恒星及其他物质。那么,黑洞究竟是如何产生的?为什么要研究黑洞?探索黑洞有哪些方法?硬X射线调制望远镜卫星是通过什么方式追踪物质坠入黑洞的轨迹?


《活捉黑洞:中国慧眼探索极端宇宙》将带领读者追随“慧眼”搜巡脾气暴躁的极端天体,走进黑洞的神秘世界。大家还会惊喜地发现,在漫漫的科学探索道路上,有这么一群“依靠想象力任意创作的艺术家”,他们怀着对隐秘宇宙的强烈好奇,思考着、忙碌着,为我们揭开神秘宇宙的层层面纱,谱写着一首壮丽的宇宙诗篇。


(本期编辑:安 静)


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