“慧眼”如何“活捉”黑洞，如何“生擒”中子星

從地球誕生的那一刻起，宇宙就以星空的姿態投映在了夜幕上，人們會通過觀測星空來認知宇宙。最初，人們直接用眼睛觀星;后來，人們利用折射望遠鏡和反射望遠鏡觀星;現在，人們已經開始利用射電望遠鏡和太空望遠鏡觀星。我國有一顆叫“慧眼”的望遠鏡衛星，它遨游于太空之中，慧眼如炬，談笑間就能“活捉”黑洞，“生擒”中子星。那么，“慧眼”究竟是什么樣的望遠鏡，它可以看到哪些奇幻的景象呢？下面我們就來聆聽屈進祿教授的講解，請他帶我們去了解神奇的“慧眼”吧！

“慧眼”是我國第一顆硬X射線調制望遠鏡衛星（HXMT），它裝載了高能、中能、低能三種X射線望遠鏡和空間環境監測器四個探測有效載荷，總質量約為2500千克，處在550千米高的近地圓軌道上，是架在天上的望遠鏡。那么，“慧眼”和地面上的X射線天文望遠鏡的主要區別是什么呢？

其實，這兩種望遠鏡所要達到的科學目標是一樣的：收集天體發出的光。天體發出的光被稱為電磁輻射，科學家可以通過電磁輻射了解一個天體的構成、運動規律等信息。但是，地面上的X射線天文望遠鏡發出的X光不能穿過地球大氣層，因此人們不得不把天文望遠鏡放到地球大氣層之外，也就是說把它架在太空中。這就是“慧眼”和地面上的X射線天文望遠鏡的一個區別。

說到X射線，大家一定不陌生，比如醫院拍胸片，火車站及地鐵站進行安檢等，就都用到了X射線。X射線有很強的穿透本領，能“看”清楚物質的內在結構。“慧眼”就是利用X射線研究黑洞、中子星、脈沖星等高能天體的物質構成及運動規律的。

太空中除“慧眼”外，還有很多天文望遠鏡衛星，比較著名的有美國的哈勃空間望遠鏡和錢德拉X射線天文臺，以及歐洲的牛頓X射線望遠鏡等。與它們相比，我們的“慧眼”有哪些不同呢？

哈勃空間望遠鏡是一個光學望遠鏡，它能夠“看”到天體外部的結構，而X射線望遠鏡可以細致、全面地了解天體內部的情況。通過X射線望遠鏡，科學家能夠看到蟹狀星云內部的結構，比如說中心天體及它周圍的一些吸積盤等，并形成圖像。

“慧眼”的面積約有5000平方厘米，比牛頓X射線望遠鏡和錢德拉X射線天文臺要大很多。因此，“慧眼”能收集更多的信息。另外，“慧眼”在建造過程中采用了一種快電子學的手段。因此，科學家可以利用“慧眼”研究X射線與X射線源，從而知道天體輻射出的光發生了哪些變化，甚至能夠了解天體的其他變化。

船只在海上航行，燈塔會為我們指引方向;可如果我們在太空中迷路了，那該怎么辦呢？脈沖星被稱為太空中的“燈塔”，為此，“慧眼”開展了X射線脈沖星導航在軌實驗，定位精度達到10千米以內，進一步驗證了航天器利用脈沖星自主導航的可行性，為未來在深空的實際應用奠定了基礎。未來，我們進行深空探測和星際旅行時，或許就不用擔心迷路了。除了這些，“慧眼”還有哪些貢獻呢？

引力波被發現后，科學家利用“慧眼”對引力波源進行了觀測，并得到了一個數值。這個數值，對科學家將來的觀測有指導意義。而對黑洞進行觀測，則是“慧眼”主要的科學目標。“慧眼”能幫助科學家更好、更深入、更直觀地研究黑洞。

從2017年6月15日發射“慧眼”成功到現在，已經過去將近5年了。在這近5年的時間里，科學家對黑洞、中子星、脈沖星等天體進行了大量的觀測，獲得了許多寶貴的數據。通過分析這些數據，科學家們取得了很多成果。

如今，中國有越來越多的天文衛星進入太空，完成不同的科學目標，如“悟空號”暗物質粒子探測衛星，“墨子號”量子科學實驗衛星，還有準備發射的“愛因斯坦”探針衛星等。不久，“慧眼”的繼位者—增強型的X射線空間天文臺也將走入太空。它將為我們帶來哪些驚喜呢？

增強型的X射線空間天文臺和“慧眼”相比，能力將有很大提升。第一，它是成像型望遠鏡;第二，它的面積增大了很多;第三，它的能量分辨率更高了，可以看到更精細的光線;第四，它增加了一個功能，能測量X射線的另外一種特性—偏振。所以，增強型的X射線空間天文臺升空后，科學家們可以收集到更多的數據和資料，也可以更加深入地研究黑洞、中子星等天體。通過它，我們甚至可能看到黑洞的吞噬事件。

天文衛星仿佛是人類安置在太空的“千里眼”，而這些“千里眼”探測到的信息，將幫助我們更好地了解宇宙。浩瀚的宇宙中充滿著無窮的奧秘，它們在等著同學們去揭示！

屈進祿教授寫給同學們的寄語：希望同學們努力學習;將來能加入高能天體物理的研究隊伍，進行科學研究，為我們國家的偉大復興作出自己的貢獻！

（編輯黑胡子）