12月10日4時14分,我國在西昌衛星發射中心用長征十一號運載火箭,以“一箭雙星”方式將“懷柔一號”送入預定軌道,發射獲得圓滿成功。“懷柔一號”是什麼?它是用來做什麼的?讓我們一起來瞭解一下。

一、何為“懷柔一號”?

“懷柔一號”即引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星(簡稱GECAM衛星),因為這是北京懷柔綜合性國傢科學中心空間科學實驗室掛牌後的首個科學衛星發射任務,所以衛星也被命名為“懷柔一號”。“懷柔一號”衛星由兩顆小衛星組成,同時還有一個萌萌的昵稱——“極目”,兩顆小衛星“小極”和“小目”分佈於地球兩側,形成兩“極”之勢,猶如二“目”,它們將對黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發現象,尤其是對引力波伽馬射線暴進行觀測,並快速下傳和發佈觀測警報,引導國內外科學傢利用各類望遠鏡進行後隨觀測。

二、為什麼要探測引力波與伽馬暴?

當雙致密天體並合時,引力波與伽馬暴很可能相伴而生。引力波探測難度非常大,人類從預言到探測花費瞭整整百年。但如果去探測到其伴生的伽馬暴,這既能得到引力波暴發生過程中高能輻射的第一手觀測數據,又能引導射電、光學望遠鏡對其進行後隨觀測。那麼,引力波和伽馬暴是什麼呢?

引力波是指彎曲時空當中的漣漪。根據理論估計,可被現有技術探測的引力波源可能包括白矮星、中子星、黑洞等致密天體的相互作用。當兩個致密天體發生並合時,會輻射出較為可觀的引力波,這些引力波來自兩個致密天體並合過程中損失的質量。引力波可以幾乎不受阻擋地穿過行進途中的天體,因此引力波可以攜帶更多之前從未被觀測過的天文信息。

伽馬暴是宇宙大爆炸之後宇宙中最強的爆發現象,在很短時間內釋放出巨大能量。這種射線暴是恒星在燃燒殆盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的致密星體(黑洞或中子星)並合而產生的。如果能綜合利用各種觀測手段對伽馬暴進行觀測,對研究伴隨瞭伽馬暴的引力波事件的內在物理規律有非常重要的幫助。

三、揭秘“懷柔一號”的技術手段

如何才能更好地探測伽馬暴呢?這不能不提到一種新型閃爍晶體——溴化鑭,科學傢用它給衛星打造瞭最為敏銳的“眼睛”。同時,眼睛後面匹配瞭新型半導體光電轉換器件矽光電倍增管做成的“視網膜”,再加上先進的信號處理技術,可以把進入“眼睛”的伽馬射線信息逐個收集起來。

“懷柔一號”的兩顆衛星上天後會逐漸分開,分處於地球的兩端,與地心始終保持三點一線,相互之間沒有直接通信,成為一對永不見面的“孿生兄妹”。當兩顆衛星看到同一個爆發,隻能分別報告自己的結果。但在地面上,科學傢們可以清晰地掌握兩顆衛星的觀測情況,如果兩顆衛星看到瞭同一個爆發,相當於單一探測器的面積變為原來的兩倍,其探測靈敏度會提高1.4倍,其定位誤差也會大大減小,這樣可以得到更多的觀測數據。

發射成功隻是科學衛星成功的第一步,收集數據才是接下來的重頭戲。期待“懷柔一號”能在太空有更豐富的收獲,助力我國科學傢取得更多重大原創性成果。

參考資料:

[1]我國成功發射引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星.新華網.2020.12.10

[2]監測引力波伽馬暴,這顆衛星以“懷柔”命名!.北京日報客戶端.2020.12.10

[3]從引力波到伽馬暴探測——記在GECAM衛星發射之時.中科院之聲.2020.12.10

[4]“極目”遠眺引力波.光明日報.2020.12.11