人类首次利用X射线偏振探测宇宙高能物体

　　美国东部时间12月9日凌晨1点，美国宇航局（NASA）在佛罗里达州肯尼迪航天中心，利用太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰9号火箭发射了成像X射线偏振探测器（ImagingXRayPolarimetryExplorer，简称IXPE）任务。目前IXPE太空探测器已进入地球轨道，开始为期两年的计划任务，研究来自各种极端而神秘的宇宙源的偏振X射线。
　　IXPE太空探测器将使用X射线偏振法来更好地测量黑洞、超新星和其他天文现象。该项目由美国宇航局和意大利航天局联合实施，这是人类首次通过对偏振X射线的观察来研究太空中的高能物体，包括黑洞、中子星、脉冲星、超新星遗迹、磁星、类星体和星系核。
　　本次IXPE任务的发射非常完美。航天器在发射33分钟后与第二级分离，然后进入了距离地面600公里高度的赤道轨道上，在那里它将每90分钟环绕地球一次。分离后，航天器部署了太阳能电池阵列，并在40分钟时开始传输遥测数据。
　　X射线是观察宇宙的有用方法。它们从能量极高的物体发出，让天文学家能够以其他波长（如可见光）无法做到的方式探测事件例如黑洞附近的过热喷流或恒星爆炸。但研究X射线只能在太空进行，因为大部分X射线都被地球大气层吸收了，地面无法观测到。
　　1999年发射升空的NASA的钱德拉X和欧洲宇航局的XMM牛顿都是X射线太空望远镜。科学家利用它们揭开了气体星云中的恒星诞生地的神秘面纱，并绘制了暗物质在星系团中的分布图。
　　但是使用X射线偏振成像在太空中进行观测，这还是第一次。偏振指的是横波能够朝着不同方向振荡的性质。使用过偏光太阳镜的朋友会知道，偏光太阳镜会滤掉水平直射光线，而侧向旋转则会阻挡垂直光。X射线偏振测量中采用相同的原理，该技术将使天文学家能够观察X射线粒子到达时波状运动的方向，从而揭示入射电场和磁场的方向。有了这些数据，天文学家可以从天体物理现象发出的X射线中收集更多信息。
　　IXPE实际上由三个独立的望远镜组成，每个望远镜包括24个同心镜，位于一根4米长的吊臂末端，吊臂将在望远镜进入太空的第一个星期内伸展开。
　　当X射线到达时，它们将被三个望远镜聚焦到吊臂末端的三个探测器上。每个探测器都包含一层10毫米厚的气体层，由氦气和二甲醚（DME）组成。当X射线撞击气体时，它会留下痕迹，从而揭示X射线的偏振图像。观测黑洞、超新星、奇异恒星
　　按照计划，IXPE在两年内将观测100多个宇宙目标，包括黑洞、超新星和奇异恒星等。
　　探测器的一个目标是观察相对较小的黑洞的自旋，这些黑洞的质量大约是太阳质量的10倍。X射线偏振测量将能够探测发生在非常靠近这些黑洞的地方的相对论效应，科学家预计，其中逃逸的X射线光子的偏振角会在它们穿过由黑洞自旋引起的严重扭曲时空时发生改变。这是科学家第一次尝试测量这些扭曲。
　　IXPE还将探测中子星，即巨星坍缩后留下的残余核心。科学家们对快速旋转的中子星脉冲星和高度磁化的磁星特别感兴趣。IXPE将能够研究这些恒星附近的一种被称为量子电动力学（QED）的效应，其中极强的磁场会导致发射出来的X射线粒子出现高度偏振。
　　此外，IXPE还可以告诉我们更多关于恒星爆炸（超新星）之后的时刻。IXPE太空望远镜的数据将揭示超新星喷射出的物质如何与周围的星际介质相互作用，因为它以极快的速度冲入其中，从而产生了一个激波前沿。然后电子可以在激波前沿来回传递，这一过程称为扩散激波加速，被认为是超新星遗迹明亮的原因。科学家希望进一步了解这一过程的细节。