X射線太空偵察兵的小型艦隊(duì)很快將擴(kuò)大到包括旗艦

X射線太空偵察兵的小型艦隊(duì)很快將擴(kuò)大到包括旗艦。2019年6月21日，德國(guó)望遠(yuǎn)鏡eRosita將從俄羅斯拜科努爾太空港發(fā)射到太空。在Proton M發(fā)射器的平臺(tái)上，有一架名為Art-XC的俄羅斯望遠(yuǎn)鏡和eRosita。由Garching的馬克斯普朗克外星物理研究所領(lǐng)導(dǎo)的德國(guó)研究所聯(lián)合開發(fā)和建造的eRosita任務(wù)的主要目標(biāo)是在中等X射線范圍內(nèi)進(jìn)行的第一次完整的天空測(cè)量，最高能量為10 keV。

eRosita標(biāo)志著X射線天文學(xué)新時(shí)代的開始。因?yàn)橹皼]有望遠(yuǎn)鏡能夠像eRosita一樣專注于整個(gè)天空。“前所未有的光譜和空間分辨率將使我們能夠研究巨大的星系團(tuán)的分布，并更多地了解神秘的暗能量，”該任務(wù)的科學(xué)主任馬克斯普朗克外星物理研究所的Peter Predehl說。

神秘的暗能量的性質(zhì)問題已經(jīng)占據(jù)了天文學(xué)家很多年，這個(gè)暗能量正以一種加速的速度撕裂宇宙。暗能量幾乎占宇宙總質(zhì)量的70%。它無(wú)法直接觀察。但是與暗物質(zhì)一起占據(jù)了大約30%的空間，它影響了星系團(tuán)的形成和演化; 這些是宇宙中最大的重力束縛物。

星系團(tuán)的X射線觀測(cè)提供了宇宙如何膨脹的見解。它們還提供有關(guān)可見物質(zhì)比例以及大爆炸后可能發(fā)生的波動(dòng)的信息。當(dāng)時(shí)盛行的量子真空的微小波動(dòng)似乎落后于星系團(tuán)的起源和宇宙的整個(gè)結(jié)構(gòu)。

在詳細(xì)的天空調(diào)查中，eRosita將繪制宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，并觀察大約100,000個(gè)星系團(tuán)。研究人員不僅將注意力集中在這些星系團(tuán)中的炎熱星系間介質(zhì)上，而且還關(guān)注其間的氣體和塵埃。在很大程度上，這些物質(zhì)線為宇宙提供了網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu); 星系團(tuán)將自己安排在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上。

科學(xué)家還期望X射線望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)含有大量黑洞的活動(dòng)星系核。在我們的銀河系內(nèi)，eRosita還將發(fā)現(xiàn)許多X射線源，包括雙星和恒星爆炸遺跡(超新星)。諸如孤立的中子星(即死亡，大質(zhì)量太陽(yáng)的燒盡和超級(jí)密集遺物)等稀有物體也在觀測(cè)計(jì)劃中。

鍍金鏡面模塊

X射線無(wú)法收集并與普通拋物面鏡(如光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的拋物鏡)捆綁在一起。這是因?yàn)閄射線光子具有相當(dāng)大的能量。為了從鏡面反射它們，它們必須以非常低的角度進(jìn)入。Wolter望遠(yuǎn)鏡類似于長(zhǎng)管，其中鏡子連接在一起以增加記錄的光子數(shù)量。因此，eRosita由七個(gè)相同的鏡像模塊組成，每個(gè)模塊具有54個(gè)嵌套殼。這些非常光滑并鍍金，以實(shí)現(xiàn)掠入射所需的反射率。在每個(gè)鏡子模塊的焦點(diǎn)是一個(gè)特殊的X射線攝像頭。

馬克斯普朗克外星物理研究所的研究人員開發(fā)了一種基于早期任務(wù)中使用的光敏電子元件(X射線CCD)的新型探測(cè)器系統(tǒng)。由此使用由超純硅制成的CCD。將它們冷卻至-90℃的溫度，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度。

2016年，最后一個(gè)鏡子模塊被集成到Garching Institute潔凈室的望遠(yuǎn)鏡中。之后，eRosita以優(yōu)異的成績(jī)通過了所有測(cè)試。自2017年以來(lái)，X射線偵察兵一直位于俄羅斯，并與俄羅斯的二級(jí)儀器Art-XC一起被整合到Spektrum-RG(用于X射線伽瑪)任務(wù)中，并最終被帶到哈薩克斯坦的拜科努爾。推出的Proton M發(fā)射器計(jì)劃于6月21日發(fā)射。

與其德國(guó)前任羅薩特相比，eRosita不會(huì)在軌道上繞地球。相反，它將被放置在150萬(wàn)公里之外。在那里，在Libration(或Lagrange)點(diǎn)2處，望遠(yuǎn)鏡不會(huì)保持靜止，而是在一個(gè)延伸的軌道上環(huán)繞這一點(diǎn)。其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是望遠(yuǎn)鏡保持其相對(duì)于太陽(yáng)和地球的方向。因此，太陽(yáng)輻射屏蔽比地球軌道更容易。eRosita任務(wù)應(yīng)持續(xù)約七年。