「懷柔一號」練就觀測引力波伽馬暴的「火眼金睛」

2020-12-18 瀟湘晨報

幾億光年以外，兩顆走到生命盡頭的巨大恆星上演了它們生命力最為燦爛的場景——超新星爆發，之後它們變成了兩顆緻密的中子星，每立方釐米的質量達十億噸。

「懷柔一號」GECAM在軌運行藝術圖

這兩顆中子星彼此吸引，相互繞轉，並逐漸接近。隨著它們之間的距離越來越近，相互繞轉的速度也越來越快，直到它倆最終碰撞到一起。它們相撞的能量是如此之高，以至於發出的光超過了它們所在星系所有恆星的光芒——這是一次伽馬射線爆發。伴隨著巨大的伽馬暴，還有一股能量擾動著彎曲的宇宙時空，再釋放開去。這股被彎曲時空傳遞的波動能量就是引力波。

引力波和與之相伴的伽馬暴都攜帶了豐富的物理信息，穿越億萬光年，向我們展現和描繪這一重大物理事件的始末。天文學家通過多種觀測和數據分析手段對其中所攜帶的信息進行解讀，可以檢驗已有的理論模型，發展新的理論模型。從而揭示這一宇宙高能過程的內在規律。

「懷柔一號」GECAM衛星系統載荷總師李新喬說，來自遙遠的高能天體源的X射線和伽馬射線雖然能量很高，但是卻被地球大氣強烈地吸收。因此，對高能天體源的探測只能在大氣層之外的宇宙空間進行。這就讓「懷柔一號」GECAM衛星有了用武之地。它可以敏銳地發現我們所看不見的X射線、伽馬射線以及高能帶電粒子。

衛星研製團隊合影

李新喬介紹，對於單顆處於近地軌道的天文衛星來說，即使衛星上的探測器視場覆蓋所有方向，地球也會遮擋大約三分之一的天空。因此，單顆近地衛星無法實現全天區的實時觀測。而GECAM採取雙星聯合的方式。兩顆全同的GECAM 衛星在軌飛行時均背向地球，它們和地心始終保持三點一線。每顆GECAM衛星的視場可以覆蓋除地球遮擋視場之外的所有天區，這樣就實現了全時全天的視場覆蓋。

此外，GECAM衛星選擇了相對較小的29度傾角，約600千米高的圓軌道，這樣可以較好地避開地球輻射帶和南大西洋高能粒子聚集異常區等背景信號過高的區域。同時，GECAM衛星載荷探測器自身產生的背景信號也保持在較低水平，保證了其對弱天體源光子信號的收集和探測能力。

李新喬自豪地說，此次發射的「懷柔一號」GECAM衛星，將成為幾年之內在軌運行的監測伽馬暴靈敏度最高的天文衛星。看得寬、看得遠、看得清離不開高科技的「眼睛」，GECAM的每一隻「眼睛」都晶瑩剔透，經過了研製人員的精雕細琢，練就「火眼金睛」。

供圖：中國科學院高能物理所

【來源：北京日報客戶端】

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