硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT)卫星是我国的第一颗空间X射线天文卫星,于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心发射升空。慧眼卫星具有能带宽(1-250 千电子伏特,keV)、时间分辨率高、死时间小以及几乎没有光子堆积效应的特点,可以获得高质量的观测数据,从而帮助人们深入研究天体上的剧烈爆发过程、黑洞强引力场、中子星强磁场动力学及高能辐射过程。
为更好地理解慧眼卫星的仪器、观测模式、载荷配置和数据产品,《中国科学:物理学 力学 天文学》邀请中国科学院高能物理研究所张双南研究员担任特邀编辑,组织了“China's First X-ray Astronomy Satellite Insight-HXMT”英文专题,发表在2020年第4期。专题包括4篇文章,第一篇是卫星综述性文章,介绍了慧眼卫星的研制历程、载荷和核心科学目标、地面标定设施、地面科学中心、数据存档、软件、卫星在轨状态、标定和本底模型、观测和一些早期的科学成果。其他三篇文章分别详细介绍了星上的三台X射线望远镜:高能X射线望远镜(20-250 keV定点观测,200-3000 keV伽马暴监测模式)、中能X射线望远镜(5-30 keV)、低能X射线望远镜(1-15 keV)的设计和载荷配置。在X射线天空中,短时标暴发现象(例如伽马射线暴、引力波伽马暴)和致密天体(黑洞、中子星等),都是慧眼卫星的科学观测目标。慧眼卫星在三年多的运行观测中,积累了丰富的观测数据,并且已经在相关科学领域取得了一系列重要的科学成果。比如成功监测了2017年8月17日轰动全球的双中子星并合产生引力波事件,结果发表在《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版2018年第3期;通过对X射线吸积脉冲星GRO J008-57的详细观测,测量到了迄今宇宙最强磁场,该结果于2020年8月发表在了国际著名期刊《天体物理学通讯》(Astrophysical Journal Letters, ApJL)上;观测到了距离黑洞最近的高速相对论喷流,其观测结果于2020年9月21日在国际著名期刊Nature Astronomy上发表等。此外,在引力波伽马暴、快速射电暴、X射线双星(如黑洞准周期震荡研究和中子星X射线双星研究)、吸积脉冲星研究、脉冲星导航等方面也已经做出了重要贡献。未来,慧眼卫星还将在以下方面取得令人鼓舞的进展:伽马射线暴,地球伽马闪,黑洞演化、认证及参数测量,吸积脉冲星的回旋吸收线,孤立中子星,脉冲星等。
慧眼卫星观测X射线吸积脉冲星,直接测量到宇宙最强磁场慧眼卫星发现距离黑洞最近的高速喷流
总之,慧眼的研究成果不但为X射线天文学贡献了中国力量,也为我国下一代旗舰级的X射线天文台eXTP打下了很好的研究基础。相信在未来,慧眼卫星将会贡献更多的重要科学成果!
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Zhang Shuang-Nan
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63(4), 249501 (2020)
Zhang Shuang-Nan, et al.
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63(4), 249502 (2020)
Liu CongZhan, et al.
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63(4), 249503 (2020)
Cao XueLei, et al.
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63(4), 249504 (2020)
Chen Yong, et al.
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63(4), 249505 (2020)
张双南,现任中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、中国科学院粒子天体物理重点实验室主任,兼任中国科学院国家天文台空间科学部首席科学家和X射线成像实验室主任、中国科学院新疆天文台研究员、国防科技大学教授。天宫二号空间实验室伽马暴偏振实验、“慧眼号”硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星、规划中的eXTP空间天文台和HERD中国空间站高能宇宙辐射探测等大型空间科学项目以及中国载人航天工程空间天文与天体物理领域专家组首席科学家,中法合作SVOM空间天文卫星中方副首席和GRM仪器负责人。研究方向主要包括高能天体物理、粒子天体物理、空间天文、黑洞、中子星、宇宙演化。