國家天文臺表示，這是國際上首次獲得并公開發(fā)布的大視場X射線聚焦成像觀測結(jié)果。該成果標(biāo)志著我國率先掌握了X射線龍蝦眼聚焦成像技術(shù)，并成功實現(xiàn)了在軌實驗驗證。首批結(jié)果以“首次龍蝦眼聚焦望遠鏡的大視場X射線在軌觀測”為題在國際著名期刊《天體物理學(xué)快報》上發(fā)表。

▲中科院空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星（SATech-01）和搭載的萊婭龍蝦眼望遠鏡，搭乘力箭1號火箭與2022年7月27日在酒泉成功發(fā)射|圖自中科院，下同

 

　　傳統(tǒng)的X射線聚焦望遠鏡觀測視場很小，一般在1度以下。40多年前國際上提出了微孔龍蝦眼成像的概念，可以實現(xiàn)大視場的X射線聚焦成像。盡管光子接收面積遠小于傳統(tǒng)的望遠鏡，龍蝦眼望遠鏡具有大觀測視場的優(yōu)勢，可以對一個大的天區(qū)范圍內(nèi)天體的活動同時進行監(jiān)測，是X射線時域天文學(xué)所追求的下一代設(shè)備。但由于研制困難，這一目標(biāo)長期未能實現(xiàn)。近二十年多來，國際上幾個著名空間科學(xué)機構(gòu)及實驗室都在開展微孔龍蝦眼技術(shù)的研發(fā)。以中科院國家天文臺張臣和凌志興為帶頭人的團隊自2011年起開展了該技術(shù)的研發(fā)，通過自主創(chuàng)新，掌握了該技術(shù)的原理和應(yīng)用，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。在國家自然科學(xué)基金委和中科院天文聯(lián)合基金支持下，國家天文臺與北方夜視集團有限公司合作，突破關(guān)鍵技術(shù)，研制出指標(biāo)國際領(lǐng)先的微孔龍蝦眼器件。在中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項的支持下，國家天文臺成功研制出龍蝦眼聚焦鏡，并由中科院上海技物所集成研制出完整的寬視場X射線望遠鏡，作為中科院愛因斯坦探針（EP）衛(wèi)星WXT載荷的一個實驗?zāi)K。該設(shè)備的關(guān)鍵器件，包括龍蝦眼聚焦鏡和由大陣列CMOS傳感器組成的焦面探測器，均為我國自主研發(fā)。這也我國科學(xué)家創(chuàng)新性的CMOS應(yīng)用于空間X射線天文探測，屬國際首次。

 

　　今年7月27日，該實驗?zāi)K（后命名為萊婭）搭載由中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院抓總研制的空間新技術(shù)試驗衛(wèi)星（SATech-01）發(fā)射升空。作為EP衛(wèi)星WXT探路者，萊婭的觀測視場可達340平方度（18.6度x18.6度），是國際上首個寬視場X射線聚焦成像望遠鏡。其視場大小比國際上傳統(tǒng)的聚焦望遠鏡提高了至少100倍。

 

　　IT之家了解到，國家天文臺EP衛(wèi)星科學(xué)中心利用萊婭的在軌開機測試觀測，首次獲得了一批天體的大視場X射線實測圖像和能譜。結(jié)果顯示，單次（約13分鐘）的觀測就能夠同時探測到多個方向上的X射線源，包含了黑洞和中子星X射線雙星。同時，從數(shù)據(jù)中還能獲得這些天體X射線輻射強度隨時間變化的信息，以及天體的X射線能譜。觀測結(jié)果與仿真結(jié)果高度一致。

▲圖2:萊婭對銀河系中心天區(qū)單次觀測獲得的X射線圖像（左圖）和地面仿真圖像（右圖），左右圖的觀測時長同為798s，能段為0.5-4 keV，視場18.6度x18.6度。（左圖中標(biāo)記為4U 1826-24的源是捕捉到的一個變亮的中子星X射線雙星）

 

　　在軌測試完成后，萊婭迄今已開展了三個多月的在軌定標(biāo)實驗和部分科學(xué)觀測，并開始取得初步科學(xué)成果。例如，萊婭發(fā)現(xiàn)了一例恒星的超級X射線耀發(fā)，并引導(dǎo)了NASA的SWIFT和NICER空間望遠鏡進行了跟蹤觀測；探測到迄今最亮的伽馬射線暴的余輝輻射；完成了1/2全天X射線天圖的測繪。未來萊婭將開展常規(guī)科學(xué)觀測，預(yù)計每半年可獲取一次完整的全天X射線天圖，發(fā)現(xiàn)新的X射線暫現(xiàn)天體和爆發(fā)天體，并將開展引力波X射線對應(yīng)體的搜尋。