HXMT望远镜卫星——做太空中最智慧的“眼睛”

最近，我国慧眼卫星团队在编号为Swift J0243.6+6124的中子星X射线双星中发现了能量高达146千电子伏的回旋吸收线，其对应的中子星表面磁场强度超过16亿特斯拉。科学家表示，这是继2020年直接测量到约10亿特斯拉的宇宙最强磁场之后，慧眼卫星再次大幅度刷新了最高能量回旋吸收线和宇宙最强磁场直接测量的世界纪录。

慧眼卫星观测吸积脉冲星艺术图

（图片来源：中科院高能所）

慧眼卫星凭什么刷新世界纪录？我们又为什么要建造它？与其它天文卫星相比又有什么特点和突破？今天，就让我们前去一探究竟。

一、慧眼卫星是什么？

为了研究黑洞、中子星等高能致密天体的基本物理性质以及对周围时空的影响，中国科学院高能物理研究所和航天科技集团五院等单位研制了我国第一颗空间X射线天文卫星——“慧眼”硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星。 这是中国第一颗空间X射线天文卫星，于2017年6月15日发射升空。

HXMT发射现场 （图片来源：Insight—HXMT)

它主要由卫星平台和有效载荷构成，总重量约2500Kg，将在高度550公里、倾角43°的近地圆轨道上运行。搭载了三个空间望远镜，包括高能X射线望远镜、中能X射线望远镜和低能X射线望远镜。

二、为什么要建造慧眼卫星？

空间天文望远镜实际上开创了人类探索宇宙的一个窗口。在开创这个领域之后，人类发射了各种各样的天文卫星，其中也包括我们很熟悉的哈勃天文卫星。中国作为航天大国，希望运用自己的力量在航天领域助力科学，进入空间开展基础研究，“慧眼”硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星应运而生，成为国人探索宇宙的突破口。

哈勃望远镜 (图片来源：NASA)

在宇宙中，当物质被致密天体的引力俘获后，会以螺旋运动掉向中心天体，速度越来越快，温度越来越高，最后会发出强烈的、比一般X射线能量高的硬X射线。 虽然X射线穿透能力比较强，但也不能穿透地球大气，所以我们必须要到地球大气层以外才有可能探测到来自天体的X射线。

HXMT卫星目的就是接收来自天体的X射线，当然这种天体可以是中子星，也可以是黑洞。科学家希望寻找尚未被发现的黑洞和中子星，同时，对已经知道的也进行观测和研究，从而拓展我们对于黑洞和中子星的知识。

三、慧眼卫星强在哪里？

硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星在能量覆盖范围、探测面积和能量分辨率等方面具有明显的综合优势，将为国内外科学家提供大批高质量观测数据，使我国在大天区高灵敏度快速巡天、黑洞、中子星等天体的硬X射线快速光变研究以及剧烈高能爆发现象的监测等领域达到国际先进水平。

1、能量覆盖面积广。首先，这个X射线的仪器覆盖范围比较广的，覆盖从1kev到300kev左右，有基本上300倍的能量覆盖的范围，如果再加上对伽马射线暴的探测能力，到3000个kev，覆盖的范围就有3000倍，很少有这样一个卫星能有这样宽的光子覆盖范围。

2、仪器几何面积大。比如，高能段仪器的几何面积达到了5000平方厘米，这是在这个能量段最大的面积。

3、望远镜视场宽。比如，我们将会对中子星和黑洞进行非常高统计量、高波段的研究，这是以前的天文望远镜或者X射线望远镜比较难做到的。由于视场相对比较宽，面积又比较大，这样我们对于银河系内的一些比较弱的源变化就会比较敏感，所以我们会对银河系进行巡天的工作，来搜寻银河系内有多少像这样的比较暗弱、随时间变化的天体，这对我们理解银河系内的中子星和黑洞都是非常重要的，适合用来进行天体物理的研究。

与国外的X射线卫星相比，慧眼卫星在以上许多方面具有优势，它打开了观测黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口。同时我们也期望，在接下来的科学研究中，能有更多意外的收获，盼望着HXMT能带给我们更多意外的惊喜。

出品：科普中国

作者：中国科普博览

监制：中国科普博览