“爱因斯坦探针”卫星探什么？为什么探？如何探？

中国科学院空间科学先导专项研制的新一颗空间科学卫星“爱因斯坦探针”，1月9日下午在西昌卫星发射中心成功发射。这颗能够捕捉宇宙中转瞬即逝“焰火”的卫星究竟探测的是什么？为什么探？如何探？……

针对这些备受关注的话题，负责研制建设“爱因斯坦探针”卫星科学应用系统的中国科学院国家天文台科研团队，当天就此进行科普解读。

——“爱因斯坦探针”卫星是一颗什么样的卫星？

“爱因斯坦探针”卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民表示，“爱因斯坦探针”卫星负责在X射线波段探测宇宙中的爆发现象，这些现象通常会在短时间内出现，然后很快消失，就像宇宙中转瞬即逝的‘焰火’。这种“宇宙焰火”是随机出现的，很难预测，想要及时捕捉到，就需要对天空进行大范围、不间断的巡视。

“爱因斯坦探针”就像一台宽视场的摄像机，通过拍摄天空的X光的电影，来监测天体的活动和爆发。因为地球大气层会阻挡来自天体的X射线，所以需要把望远镜送入太空，才能开展X射线探测。

——为什么要对X射线波段开展探测研究？

“爱因斯坦探针”卫星科学应用系统总师、中国科学院国家天文台研究员刘元说，X射线或X光和可见光一样，都是电磁辐射的一种，但X射线波长很短，光子能量很高。宇宙中的天体因温度不同而发出各种能段的电磁辐射，天体的爆发和剧烈活动往往温度很高，会发出X射线。因此，需要在X射线波段进行探测，在可见光或其他波段很难看到。

——为什么要研制“爱因斯坦探针”卫星？

袁为民指出，天文学的研究对象是宇宙和天体，以及它们的物理规律、起源和演化。爆发现象和剧烈活动天体是宇宙天体的重要组成部分。那么，它们是如何发生的？这些是天文学家想要破解的重大科学问题。而目前国际上现有的类似的设备，由于灵敏度有限，主要探测的是银河系内的爆发现象，以及宇宙中最亮的伽马射线暴。要探测更多的来自其他星系的爆发现象，需要能够看得更远的设备。这些就是研制“爱因斯坦探针”卫星的原因。

——“爱因斯坦探针”卫星探测能力有多强？有哪些科学目标？

刘元表示，爱因斯坦探针比现有国际上的同类设备，探测能力提高一个量级以上，也就是说爱因斯坦探针能发现更遥远和更微弱的信号，能看得更清晰，定位得更精准。

“爱因斯坦探针”卫星的科学目标非常广泛，从太阳系附近的恒星活动，到银河系和邻近星系中的白矮星、中子星和黑洞的爆发，再到更遥远星系中的超新星、宇宙中沉寂的黑洞的爆发，一直到从宇宙最遥远的深处、经过漫长的宇宙旅行才到的地球的伽马射线暴。当两个中子星并合时会产生引力波事件，探针还有可能发现伴随引力波信号的X射线辐射。

——“爱因斯坦探针”卫星实现哪些先进技术突破？为什么可以看得很宽和看到更暗、更远的宇宙？

“爱因斯坦探针”卫星首席科学家助理、宽视场X射线望远镜光学系统负责人、中国科学院国家天文台研究员张臣指出，与国际上类似设备相比，“爱因斯坦探针”卫星采用了全新的探测技术，包括“龙虾眼”微孔聚焦成像技术、CMOS传感器的空间X射线应用关键技术。因此，“爱因斯坦探针”卫星具有更高的探测灵敏度和空间分辨率，从而可以看得更高、更远。

——“爱因斯坦探针”卫星将帮助解答哪些宇宙谜题或科学问题？

张臣认为，“爱因斯坦探针”卫星能帮助回答很多关于宇宙的科学问题，主要有“宇宙中都有哪些爆发现象和天体”“这些爆发是如何发生的、又是如何形成和演化的”“宇宙中还有没有人们完全不知道的新的天体类型”等。

同时，“爱因斯坦探针”卫星探针还能帮助回答其他一些重要科学问题，包括“是不是每个星系的中心都存在一个超大质量黑洞，就像银河系一样”“物质是如何落入黑洞并发出X光的”“超新星是如何爆发的、是由什么样的恒星所产生的”“两个中子星的并合，在产生引力波的同时，是产生另外一个质量更大的中子星还是一个黑洞”“宇宙的恒星最早是什么时候形成的、当时宇宙的环境是什么样的”“恒星的剧烈活动对围绕它的行星的大气层会产生什么样的影响、会不会影响行星的宜居性”。