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“極光計劃”立方星和探測器結構示意圖(圖片來源:澎湃新聞) |
相比起我們熟悉的可見光,X射線的波長非常短。雖然人類肉眼看不到,但它在天文學上很有用。宇宙中有一些天體(如黑洞、中子星等)幾乎不發出可見光,卻能發出“明亮”的X射線,並透露有關天體磁場、天體幾何形狀的重要信息。
馮驊介紹道,從上世紀60年代起,人類可以通過X射線望遠鏡探測X射線的能量、時變等信息,卻遲遲無法解決X射線偏振探測的技術問題。很有趣,但很困難,這是該領域的基調。
美國曾發射的那顆衛星基於湯姆遜/康普頓散射或布拉格衍射進行探測,效率很低,相當於光子的“入選條件”非常嚴苛,極少一部分能被捕獲研究,導致統計量和靈敏度都很差。因此,當時的探測目標是X射線非常明亮、偏振又很強的蟹狀星雲。
“蟹狀星雲正好是這麼特別,換了別的天體就測不到了,就像你在人群里能一眼看到兩米多高的姚明。” 馮驊形象地說道。
因此,在完成對蟹狀星雲的探測後,該領域陷入長達40多年的空白階段。
“新窗口”誰來啟動?
馮驊與合作者採用的是新一代基於光電效應的探測方法/對於能量是幾千電子伏特的X射線,它們與物質的主要作用機制是光電效應,光子被吸收,能量把原子核外一個束縛電子激發出來成為自由電子。電子被加速的方向和入射光子的電場振動方向,即偏振方向有關。
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