2018年10月29日，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，“銅川一號(hào)”立方星發(fā)射，其上搭載的“極光計(jì)劃”順利升空。這是清華大學(xué)主導(dǎo)的首個(gè)空間天文項(xiàng)目，經(jīng)過一年觀測(cè)，項(xiàng)目配備的X射線偏振探測(cè)器捕捉到來自蟹狀星云及脈沖星的軟X射線偏振信號(hào)，首次發(fā)現(xiàn)了脈沖星自轉(zhuǎn)突變和恢復(fù)過程中X射線偏振信號(hào)的變化，說明在此過程中脈沖星磁場(chǎng)發(fā)生了變化。該研究實(shí)現(xiàn)了歷史上第二次天體軟X射線偏振測(cè)量，成果作為封面文章，昨日登上《自然·天文》封面。
X射線偏振是獨(dú)特的天體物理探針，是研究黑洞、中子星等高能天體的強(qiáng)有力工具。1968年，美國(guó)科學(xué)家率先開展了天文X射線偏振探測(cè)，于1971年在一次探空火箭實(shí)驗(yàn)中見到了成功的希望，并在1975年發(fā)射的OSO-8衛(wèi)星上完成了第一次精確測(cè)量，這次測(cè)量發(fā)現(xiàn)了蟹狀星云的X射線輻射具有高度線偏振。
此后幾十年間，科學(xué)家們不斷論證X射線偏振的用處，預(yù)言探測(cè)偏振對(duì)天體物理的科學(xué)價(jià)值，卻再也沒有第二個(gè)X射線偏振探測(cè)設(shè)備在空間運(yùn)行。
2009年，清華大學(xué)天文系教授馮驊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始對(duì)X射線偏振探測(cè)技術(shù)進(jìn)行探索和改進(jìn)，在實(shí)驗(yàn)室里研制出了高靈敏度低系統(tǒng)誤差的X射線偏振儀。此后，馮驊提出了“極光計(jì)劃”，希望利用微納衛(wèi)星平臺(tái)在衛(wèi)星軌道上直接驗(yàn)證X射線偏振探測(cè)技術(shù)，從而提高技術(shù)成熟度，為未來的空間天文探測(cè)所用。2018年10月29日，“極光計(jì)劃”探測(cè)器發(fā)射升空。
2019年3月，探測(cè)器進(jìn)入常規(guī)觀測(cè)，盯準(zhǔn)了蟹狀星云脈沖星。似時(shí)鐘般運(yùn)轉(zhuǎn)精確的脈沖星常會(huì)在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)生一次自轉(zhuǎn)周期突變，然后慢慢恢復(fù)，這種自轉(zhuǎn)突變是一種有待研究的天文現(xiàn)象。2019年7月23日，蟹狀星云脈沖星的自轉(zhuǎn)突變被X射線偏振探測(cè)器捕捉。“我們觀測(cè)到，經(jīng)過幾十天，脈沖星的偏振信號(hào)又慢慢恢復(fù)，這一新的發(fā)現(xiàn)有助于理解脈沖星、也就是中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。”馮驊團(tuán)隊(duì)成員、清華博士后李紅回憶。
“極光計(jì)劃”探測(cè)器是40多年來國(guó)際上第一個(gè)專門的空間天文軟X射線偏振探測(cè)器，這一探測(cè)結(jié)果也標(biāo)志著停滯了40多年的天文軟X射線偏振探測(cè)窗口重新開啟。(記者 任敏)
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