“天極”望遠鏡做什么?“天極”:偏愛伽瑪暴的小蜜蜂
我們知道,人的眼睛對光的偏振狀態是不能分辨的,但某些昆蟲的眼睛對偏振卻很敏感。
比如蜜蜂有五只眼:三只單眼、兩只復眼,每只復眼包含有6300個小眼,這些小眼能根據太陽的偏振光確定太陽的方位,然后以太陽為定向標來判斷方向,所以蜜蜂無論外出采蜜還是回巢,都不會迷路。
左:昆蟲的復眼(圖片來自網絡);右:“天極”望遠鏡的探測器
為了測量伽瑪射線的偏振,“天極”望遠鏡采用1600根塑料閃爍棒(可不是普通的塑料哦,伽瑪射線在該材料中可誘發熒光)組成一個探測器陣列(是不是很像小蜜蜂的復眼?),通過測量每個伽瑪射線光子同時作用的多根塑料閃爍棒的位置分布獲取偏振信息。
雖然“天極”望遠鏡跟小蜜蜂測量偏振的原理并不相同,但二者在“眼睛”的構造上卻有異曲同工之妙!
此外,由于伽瑪暴是不可預測的隨機發生的天文事件,為了最大限度地捕捉伽瑪暴,“天極”望遠鏡將在允許的情況下盡量多地開機運行,猶如辛勤的小蜜蜂,不知疲倦地尋找宇宙中最壯麗的恒星“生命之花”。
“天極”:探索宇宙“天機”
伽瑪暴的起源及相應的物理過程一直是天文學家們研究的最前沿課題之一。
它涉及宇宙學尺度上的恒星級過程,能夠將天體物理中最重要的三個層次——恒星、星系以及宇宙學聯系起來。
雖然這十幾年來人們對伽瑪暴的研究取得了長足的進步,但是有關伽瑪暴的一些基本問題還是沒有得到很好的解決。對伽瑪暴伽瑪射線偏振的研究可以為許多伽瑪暴問題提供新的線索。
雖然對伽瑪暴伽瑪射線偏振的測量具有十分重要的意義,但是由于儀器能力的限制,目前國際上的觀測結果還非常少,而且沒有任何一個測量結果達到了科學意義上的確認程度。
“天極”望遠鏡的主要科學目標是高精度且系統性地測量伽瑪射線暴的偏振性質。
預期運行兩年“天極”可以探測到大約100個伽瑪射線暴,同時作為國際上最靈敏的伽瑪射線暴偏振探測儀器,“天極”能夠獲得高精度伽瑪射線偏振測量的最大樣本。
通過系統地測量伽瑪射線暴的偏振,能夠從觀測上對伽瑪射線暴的輻射機制等物理模型加以限制或約束,為更好的理解宇宙中極端天體物理環境下的這種最劇烈的爆發現象產生的機制做出重要的貢獻。
“天極”望遠鏡是誰做的?
“天極”望遠鏡是中歐國際合作項目,由中國科學院高能物理研究所和瑞士日內瓦大學(UoG: University of Geneva)、瑞士保羅謝爾研究所(PSI: Paul Scherrer Institut)和波蘭核物理研究所(NCBJ:National Centre for Nuclear Research)等單位共同參與。
中科院高能所具體負責:
1)“天極”望遠鏡方案的確定;
2)電控箱的硬、軟件研制;
3)13套探測單體的研制;
4)負責牽頭完成“天極”望遠鏡科學數據中心建設。
日內瓦大學具體負責:
1)探測器的低壓供電電路研制;
2)高壓供電電路的研制;
3)12套探測單體的研制;
4)負責探測器的結構和熱設計。
保羅謝爾研究所具體負責:
1)探測單體的前端電子學研制;
2)中心觸發模塊研制。
中歐各合作單位共同完成了“天極”望遠鏡在軌軟件,其中軟件編寫主要由高能所、保羅謝爾研究所和波蘭核物理研究所共同完成,日內瓦大學重點參與軟件的測試和驗證工作。
中科院空間應用系統載荷運控中心提供了部分“天極”望遠鏡快視軟件。