博科園-科學科普-天文學類1999年歐洲航天局(ESA)發射了被該機構稱為「史上最強大的x射線望遠鏡」。近二十年來x射線多鏡任務(XMM)牛頓望遠鏡一直在探測熱的x射線宇宙，尋找丟失的物質，監測黑洞和它們的「飲食"習慣，檢查星系的明亮中心，甚至觀察太陽系中的行星,讓我們來看看歐空局的「歐洲x射線天文學旗艦」。XMM-Newton（XMM-牛頓）攜帶了三架先進的x射線望遠鏡。每一個都包含58塊高精度嵌套鏡，XMM的x光採集面積幾乎和網球場一樣大，儘管每個都只有30釐米寬。這是因為每臺桶形望遠鏡都有58塊薄得像瓦片一樣的鏡面彎曲成圓柱形，像俄羅斯玩偶一樣相互嵌套。
圖片描述了銀河系的中心，就像xmm-牛頓在x射線中看到的那樣。圖片：ESA/XMM-NEWTON/G. PONTI ET AL. 2015
博科園-科學科普：鏡子之間的間距只有25微米，只有人類頭髮的四分之一。這些鏡子合在一起，將使天文學家能夠以前所未有的精確度進行長時間不間斷觀測。該望遠鏡與照相機、光譜儀和光學/紫外線監測器一起工作。三個歐洲的光子成像相機(EPIC)可以探測到弱x射線輻射，反射光柵光譜儀比史詩更詳細地分析波長。最後一種儀器是光學/紫外線監測器，ESA將其描述為「哈勃太空望遠鏡的縮小版」，可以觀察到x射線，以及紫外線和可見光波段。這臺顯示器30釐米的觀察區域擁有4米望遠鏡在地球上的威力，僅僅是因為它在地球大氣層的幹擾作用之上飛行。
XMM-Newton於1999年12月10日在法屬蓋亞那的Kourou太空港發射升空，在一個高度橢圓的軌道上繞地球運行48小時。這個高度偏心的軌道使這個儀器在環繞地球的輻射帶之外停留了40個小時，同時提供了最長的觀測周期，大部分時間都在地球的陰影之外。軌道周期恰好是地球自轉周期的兩倍，這也使太空飛行器與澳大利亞庫盧和亞塔拉加的地面站保持最佳接觸。除了它的科學縮寫，XMM-Newton望遠鏡被命名為紀念世界上最傑出的科學家之一，艾薩克·牛頓爵士。牛頓在數學、光學和物理學領域的工作奠定了現代科學的基礎，因為他對理論和實踐天文學產生了重大影響。
歐洲航天局科學總監羅傑·博內(Roger Bonnet)在一份聲明中說：我們之所以選擇這個名字，是因為艾薩克·牛頓爵士發明了光譜學，XMM是一項光譜學任務。牛頓的名字與墜落的蘋果有關，蘋果是重力的象徵，希望通過XMM，我們能找到大量的黑洞候選者，當然這些候選者與引力理論有關。沒有比xmm -牛頓更適合這個任務的名字了。據歐洲航天局稱，儘管這臺望遠鏡已有近20年的歷史，但其設備的退化程度相當溫和。預測的儀器性能應該允許研究繼續進行10年。最大的限制因素是燃料。使用保守的估計，xmm -牛頓在2029年左右將耗盡燃料，這將使它的壽命達到30年。歐洲航天局正在研製一種新的儀器，雅典娜x射線天文臺，計劃於2028年發射。
科學研究
xmm -牛頓發射的目的是研究一些最劇烈的空間現象，設計目的是詳細研究宇宙源的x射線發射特性，如星系團、星爆星系、活動星系核、黑洞、中子星和脈衝星。一些天文資源是突出的x射線發射源，但在電磁頻譜的其他部分是微弱的，甚至是看不見的，因此對這些天體進行高質量的x射線觀測是非常重要的，不能用其他觀測技術獲得的數據來代替。XMM-Newton還可以研究超新星殘骸，即恆星之間的熱物質，以及吸收x射線的冷氣體。它甚至可以研究太陽系中的物體，如彗星和氣態巨星的極光活動。經過17年的觀察，研究人員在相關文獻中發表了5000多篇科學論文。根據歐洲航天局的一份聲明：XMM-Newton已經成為ESA歷史上最多產的天文研究之一。
歐洲航天局的xmm -牛頓發現了一顆脈衝星（一顆曾經質量巨大的恆星的旋轉殘骸）亮度是先前認為可能的1000倍。圖片：ESA/XMM-Newton; NASA/Chandra and SDSS
基於通過XMM-Newton觀測所得的數據，幾乎所有天文學領域的發現都得到了描述。儘管xmm -牛頓已經做出了大量傑出的研究，但一些亮點包括：在「明亮」和「安靜」模式之間切換的脈衝星。與xmm -牛頓和地面無線電望遠鏡同步觀測的脈衝星PSR B0943+10顯示，當x射線明亮時，它在無線電波中是安靜的，反之亦然。曼徹斯特大學物理與天文學院的本·斯塔普斯說：這顆脈衝星的行為非常令人吃驚。失蹤的星際物質，暗物質和暗能量分別佔宇宙的25%和70%，而普通的重子物質則佔據了宇宙的一切。但是最後的5%是一個很難追蹤的挑戰。
通過使用xmm -牛頓觀測一個巨大的星系，中心有一個特大質量的黑洞，研究人員能夠找到瀰漫的、難以發現的氣體的跡象，這些氣體存在於太陽和遙遠的星系之間。來自荷蘭空間研究所的Jelle Kaastra在一份聲明中說：用xmm -牛頓發現了失蹤的重子，這是充分描述發現重子的環境和結構的令人興奮的第一步。一個黑洞在一顆恆星上啃咬了創紀錄的十年。通過使用xmm -牛頓、NASA錢德拉x射線天文臺和Neil Gehrels Swift天文臺，研究人員發現了一顆被黑洞吞噬了十多年的恆星。大範圍的時間跨度表明，這是有史以來被撕裂的最巨大恆星，或者是第一次小的恆星被完全撕裂。來自新罕布夏州杜倫大學的主要作者大成林在一份聲明中說：我們見證了一顆恆星壯觀而漫長的消亡，自上世紀90年代以來，已經發現了數十起海嘯破壞事件，但沒有一個事件能像這次一樣持續如此長時間。
木星的飄忽不定的極光。極光顯示是由帶電原子粒子與行星、月亮或恆星的大氣層碰撞而形成的，通常會過濾到它們的兩極。在地球上，兩組極光相互模仿;當北極光變亮時，南方的也會變亮。但當研究人員使用XMM-Newton和錢德拉觀測木星兩極極光產生的高能x射線時，發現了另一個故事。當南方的極光每11分鐘跳動時，北極的極光就會不規則地閃爍。這是一個突破性的發現，如果沒有ESA的xmm -牛頓，這是不可能實現的。太空天文臺對這項研究至關重要，它提供了高光譜解析度的詳細數據，使研究小組能夠探索極光的鮮豔色彩，並找出相關粒子的細節：如果它們運動得很快，無論是氧離子還是硫離子。
博科園-科學科普｜文：Nola Taylor Redd/Space
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