编者按

2024年1月9日，我国成功发射爱因斯坦探针科学卫星。科学家将它称为宇宙天体爆发的捕手。那么，它是如何“看到”更宽、更暗、更远宇宙的呢？让我们听听科学家的描述——

▲爱因斯坦探针卫星在轨运行示意图（供图：中国科学院微小卫星创新研究院）

难以遇见的 “宇宙焰火”

黑洞、超新星爆发……这些宇宙中的爆发现象和剧烈活动，神秘莫测，吸引着一代代天文学家的目光。不过，想要了解它们是如何发生的，并不是一件容易的事。就现有的技术条件而言，观测宇宙即使“看得更远”，也并非哪里都能看得到。

经过不断摸索，科学家发现了一个“窗口”——X射线。天体因温度不同而发出各种能段的电磁辐射，天体的爆发和剧烈活动往往温度很高，会发出X射线。

不过，在X射线波段探测宇宙中的爆发现象通常会在短时间内出现，而后很快消失，就像宇宙中转瞬即逝的“焰火”。这种“宇宙焰火”随机出现，难以预测，想要及时捕捉到，就需要对天空进行大范围、不间断地巡视。

▲X射线“看到”的星系团（图片来源：美国航空航天局、欧洲南方天文台）

捕捉 “宇宙焰火”的望远镜诞生

经过科研人员多年的努力，这台能够捕捉 “宇宙焰火”的望远镜终于被送入太空。它就像一台宽视野的摄像机，通过拍摄天空X光的“电影”，来监测天体活动和爆发。值得期待的是，当两个中子星或黑洞并合时会产生引力波事件，爱因斯坦探针卫星还有可能捕捉到伴随引力波信号发出的 X 射线辐射。当然，爱因斯坦探针卫星还有更多的科学目标：发现和探索宇宙中沉寂的黑洞的耀发，测绘黑洞的分布，进一步理解其起源、演化和物质吸积过程。探寻来自引力波源的X射线信号，以增进对极端致密天体及其合并过程的认知。

如何“看到”更宽、更暗、更远的宇宙？

爱因斯坦探针卫星的一大利器——宽视场X射线望远镜（WXT）。龙虾眼睛结构特殊，不同方向的光线在小方孔内反射汇聚到龙虾眼的视网膜上实现成像。我国科研人员从中受到启发，开始研发“龙虾眼”X射线聚焦成像技术。经过多年关键技术攻关，科研人员最终全面掌握了该项技术，并具有完全自主知识产权。这是国际上首次将微孔“龙虾眼”技术大规模应用于宽视场X射线聚焦成像望远镜。正是得益于“龙虾眼”望远镜技术，爱因斯坦探针卫星可以对软X射线波段进行大视场、高灵敏度、快速时域巡天监测。

▲“龙虾眼”微孔X射线聚焦成像（图片来源：中国科学院国家天文台）

爱因斯坦探针卫星还有另一利器——后随X射线望远镜。后随X射线望远镜（FXT）具有更高的灵敏度和定位能力，在WXT发现暂现源或者爆发源后，FXT可以立即对该源进行深度和精细的后随观测，以获得观测天体的能谱和光变信息，并进行更为精细的定位。与国际上类似设备相比，爱因斯坦探针卫星结合首创的CMOS传感器的空间X射线应用，具有更高的探测灵敏度和空间分辨率。

科学家为何冠以爱因斯坦之名？

宇宙中短暂出现的“焰火”，不仅是我们观测宇宙历史和演化的重要线索，也是我们验证爱因斯坦广义相对论和量子力学等基本物理理论的重要手段。爱因斯坦探针卫星在未来可以帮助回答一些重要科学问题，比如：

是不是每个星系的中心都存在一个超大质量黑洞，就像我们的银河系一样？

宇宙的恒星最早是什么时候形成的？当时宇宙的环境是什么样的？

恒星的剧烈活动对围绕它的行星的大气层会产生什么样的影响？会不会影响行星的宜居性？

来源：中国科学院国家空间科学中心

责任编辑：宋同舟、曹旸