新京報快訊（記者 張璐）近日，基于我國自主研制的首顆X射線天文衛星“慧眼”集中發布了研究成果。“慧眼”就像它的名字一樣，具有寬波段、高時間分辨率和硬X射線波段探測面積大等優勢，可以對黑洞、中子星等高能天體進行定點觀測。

天文衛星分為哪幾類？慧眼衛星如何探索宇宙的奧秘？獲得了哪些發現？對此，新京報記者對慧眼衛星科學應用系統副總師、中科院高能物理所研究員張澍進行采訪。

慧眼衛星效果圖。圖/中科院高能物理所

捕捉電磁波了解宇宙演化

新京報：發射天文衛星的目的是什麼？

張澍：我們都來自浩瀚的宇宙，組成我們身體的元素也都經曆和見證過宇宙演化進程中的各種瑰麗圖景：從流浪的星際塵埃，到聚集的星雲，再到恒星的形成及其爆發消亡，其中，最為驚心動魄的是發生在黑洞和中子星等緻密星體附近的吸積爆發和演化過程。

這些過程現在仍舊周而複始地發生着，宇宙演化過程的信息通過産生的電磁波向外傳遞。通過捕捉和研究這些電磁波（或者說是光子），我們有機會回看我們身體元素曾經經曆的奇妙旅程，借此不僅可以了解我們的過去，而且可能預測我們的未來。

來自宇宙的輻射覆蓋了從射電到伽馬射線的整個電磁波頻段，遺憾的是，地球大氣在保護我們的同時，也把除射電和可見光外的其他電磁波吸收掉了。導緻的結果是，要在紅外、紫外、X射線和伽馬射線波段進行天文觀測，就必須到大氣層之外，而發射天文衛星是最有效的手段。

新京報：天文衛星分幾類？

張澍：不僅僅是在被大氣吸收的波段進行天文觀測要到太空去，即使在光學波段，由于沒有地球大氣的影響，在太空進行觀測也可以得到更好的成像質量。相對應的，天文衛星一般根據其觀測的波段進行分類，包括紅外天文衛星、光學天文衛星、紫外天文衛星、X射線天文衛星、伽馬射線天文衛星等。

兼顧銀河系掃描 發現新天體

新京報：慧眼衛星屬于哪類天文衛星？

張澍：慧眼衛星屬于X射線天文衛星。由于黑洞和中子星等緻密星體附近吸積爆發等過程以輻射X射線為主，要了解它們的活動和演化，人們需要建造X射線天文衛星，到大氣層外捕捉軟X射線和硬X射線光子。

從上個世紀70年代的第一個X射線天文衛星UHURU開始，軟X射線天文衛星逐步向大面積聚焦成像或者準成像演化，例如去年歐洲發射的eROSITA，以及我國正在研制中的eXTP（增強型X射線時變與偏振空間天文台），它們通過快速捕捉海量的光子，充分發掘來自目标天體的多維信息。

新京報：慧眼衛星有何特點？

張澍：慧眼衛星是準直型X射線望遠鏡。相比國外已經發射的X射線衛星，“慧眼”覆蓋從軟X射線到硬X射線的“更寬”的能量範圍，可以通過分析天體輻射的時變（天體輻射強度随時間的變化）和能譜，得到詳細的物理信息。同時，“慧眼”具有在硬X射線能區最大的觀測面積，可以獲得更多的光子。

“慧眼”準直型設計方案還可以規避成像望遠鏡的光子堆積問題，可以觀測更亮的爆發源。它的适中的視場設計使得在做定點觀測之外，還可以兼顧銀河系的掃描觀測，用于監測和發現新的天體。

運行3年已監測1499個天體活動

新京報：慧眼衛星的任務是什麼？如何實現？

張澍：“慧眼”的主要使命是在寬能區觀測和研究發生在緻密天體附近的極端物理過程。

“慧眼”的觀測模式分為定點觀測、掃描觀測以及伽馬暴觀測。

定點觀測主要研究中子星和黑洞X射線雙星，孤立的中子星和磁星等緻密天體的時變和能譜特性；掃描觀測用于對銀河系的銀道面巡視，監測X射線源的活動并發現以往其他衛星沒有發現過的天體；伽馬射線暴觀測模式用于研究伽馬射線暴和引力波電磁對應體等。

新京報：慧眼衛星運行3年以來，獲得了多少數據？

張澍：自2017年6月15日在酒泉衛星發射中心成功發射以來，“慧眼”一直在軌穩定運行，所有科學儀器正常工作，已經開展了1700餘次掃描觀測，監測了1499個天體的活動，開展了2100餘次定點觀測，詳細觀測并研究了106個目标天體，通過伽馬暴模式探測和研究了約250個伽馬暴事例。

“慧眼”到目前為止已經積累了210TB的各種觀測數據，發表了慧眼專輯，以及專輯以外的20多篇科學論文。

慧眼有了“檢驗通行證”

新京報：此次發布的科學成果分為幾類？有何意義？

張澍：此次在《高能天體物理學期刊》發表的系列成果中，有相當一部分是衛星在軌性能、本底模型和響應函數的研究。

其中，本底模型和在軌标定兩項成果，是保證慧眼項目得到可靠科學産出的基礎性工作，這些工作相當于是給“慧眼衛星同其他衛星觀測進行協作交流以及結果比較”等發放了“檢驗通行證”，是此次發布的最為重要的結果。

在目标天體的觀測研究方面，專輯收錄了一部分研究成果。“慧眼”的特點是在高能區觀測面積較大，這就意味着在硬X射線波段，我們會得到一批以往衛星得不到的結果。

舉例來說，天蠍座X-1是人類發現的首個宇宙X射線源，人們在其中觀測到不同類型的準周期振蕩（QPO）。本次發布的成果中，“慧眼”首次在高于20千電子伏特的能區探測到來自天蠍座X-1的千赫茲QPO，表明它們起源于非熱物理過程。觀測結果對既有模型提出了嚴峻挑戰。

新京報：慧眼衛星的工作壽命有多長？未來科研人員還希望借助它獲得哪些發現？

張澍：慧眼衛星的設計壽命是4年，按照目前“慧眼”的運行情況來看，很可能會超期服役。

基于“慧眼”的設計優勢，未來“慧眼”可能在X射線雙星爆發有關高能硬X射線輻射方面，在中子星和黑洞特性研究方面，在劇烈爆發事件（例如伽馬射線暴）等方面給出突破性的觀測和研究結果。

新京報記者 張璐

編輯 劉夢婕 校對 劉軍

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