清华用商业小卫星填补留白40多年的领域，登上自然子刊封面

 
 
清华用贸易小卫星填补留白40多年的规模，登上自然子刊封面  
 

1975年，人类汗青上第一颗带着X射线偏振探测任务的卫星由NASA发射升空，对蟹状星云的探测功效令人振奋。没想到，“出道即颠峰”，该规模陷入恒久的停滞和期待。

“那是第一次，也是最后一次。” 清华大学天文系传授冯骅曾在接管汹涌新闻专访时可惜地说道。成像、能量、时变，宇宙源X射线的种种研究欣欣向荣，唯独偏振，作为光子根基属性之一，却似被遗忘了。

5月11日，冯骅课题组与相助者陈诉了“极光打算”配备的X射线偏振探测器在卫星上颠末1年的视察，探测到来自蟹状星云及脉冲星（中子星的一种）的软X射线偏振信号，并首次发明白脉冲星自转突变和规复进程中X射线偏振信号的变革，说明在此进程中脉冲星磁场产生了变革。

该成就在《自然·天文》（Nature Astronomy）上以封面论文的形式颁发，符号着因技能坚苦停滞了40多年的天文软X射线偏振探测窗口从头开启。

这篇封面论文注定不会重演“出道即颠峰”的运气，而是大乐章的序曲。“极光打算”所采纳的技能将被应用到中国下一代大科学工程“加强型X射线时变与偏振天文台”(eXTP)上。

另一方面，中国天文前沿研究与低本钱贸易立方星的相遇也值得存眷。“极光打算”由清华大学接受科学总体，贸易卫星公司天仪研究院作为卫星工程总体。

被“遗忘”的偏振

偏振是光子的根基属性之一，偏振滤片像一块特定偏向的栅栏，只答允相应偏振偏向的光子通过。寓目3D影戏时的眼镜就运用了这样的道理，选择一部门光进入左眼，另一部门光进入右眼，形成3D图像。

对比起我们熟悉的可见光，X射线的波长很是短。固然人类肉眼看不到，但它在天文学上很有用。宇宙中有一些天体（如黑洞、中子星等）险些不发出可见光，却能发出“豁亮”的X射线，并透露有关天体磁场、天体几许形状的重要信息。

冯骅先容道，从上世纪60年月起，人类可以通过X射线望远镜探测X射线的能量、时变等信息，却迟迟无法办理X射线偏振探测的技能问题。很有趣，但很坚苦，这是该规模的基调。

美国曾发射的那颗卫星基于汤姆逊/康普顿散射或布拉格衍射举办探测，效率很低，相当于光子的“入选条件”很是严苛，少少一部门能被捕捉研究，导致统计量和敏捷度都很差。因此，其时的探测方针是X射线很是豁亮、偏振又很强的蟹状星云。

“蟹状星云正好是这么出格，换了此外天体就测不到了，就像你在人群里能一眼看到两米多高的姚明。” 冯骅形象地说道。

因此，在完成对蟹状星云的探测后，该规模陷入长达40多年的空缺阶段。

“新窗口”谁来启动？

冯骅与相助者回收的是新一代基于光电效应的探测要领/对付能量是几千电子伏特的X射线，它们与物质的主要浸染机制是光电效应，光子被接收，能量把原子核外一个束缚电子引发出来成为自由电子。电子被加快的偏向和入射光子的电场振动偏向，即偏振偏向有关。

“就像你踢一脚皮球，皮球最大概沿着你脚踢的偏向飞出去，电子有最大的概率沿着入射光子偏振偏向出射，有最小的概率垂直于偏振偏向出射，方位角呈cos2漫衍。假如我们能丈量电子在探测器中的径迹并计较出电子出射偏向，就可以有效地丈量X射线偏振。” 冯骅曾在科普性文章中写道。

用光电效应探测X射线偏振的要领固然在2001年就被意大利团队提出，并吸引了西欧多个研究团队的存眷，但卫星项目皆因各种原因错失良机。

这个“新窗口”，最终轮到中国去开启。

冯骅从2009年起着手研究偏振丈量，花了两三年举办道理验证，又花了两三年举办技能优化，随后才开始思量真正让卫星上天。

与贸易化立方星的相遇

2017年，当冯骅与相助者已经得到成熟版本的探测器，正是贸易化立方星在中国鼓起的时候。