EP-WXT 探路者首次捕捉到 X 射线宇宙的广角快照

EP-WXT 探路者瞄​​准银河系核心的银河系中心区域。 插图显示了观察中的 800 秒延时照片。 学分:CAS/ESA/盖亚/DPAC

EP-WXT Pathfinder 是一个模块的实验版本,最终将成为天文卫星爱因斯坦探测器 (EP) 上的宽视场 X 射线望远镜 (WXT) 的一部分,它于 8 月 27 日发布了早期试飞的第一个结果. 其中包括一张 800 秒的 X 射线延时照片,拍摄了银河系中心的一个区域,这是我们所在银河系核心的密集区域。

这些标志着迄今为止向公众开放的第一张我们宇宙的宽视场 X 射线快照,由有史以来第一台真正的宽视场 X 射线聚焦成像望远镜在太空中飞行拍摄。

中国科学院(CAS)的科学家在中国太原举行的第二届中国空间科学大会上报告了这一结果。

自 60 年前首次探测到来自宇宙深处的 X 射线信号以来,直到 Pathfinder 之前,都没有可用于 X 射线勘测和监测的宽视场 X 射线聚焦望远镜。

探路者被送入轨道以验证模块的在轨性能。 实验之旅旨在为 EP 的未来在轨科学操作铺平道路,因为它在软 X 射线波段进行观测。

EP 将通过观察瞬变来探索时域天体物理学中的开放性问题。 该任务由 CAS 与欧洲航天局 (ESA) 和马克斯普朗克地外物理研究所合作赞助,预计将于 2023 年底飞行。


0.5-4 keV 波段的初步 X 射线“延时照片”(右)是对大麦哲伦星进行 700 秒单次观测的结果 Cloud (LMC),我们的邻居星系,与LMC的DSS光学图像进行比较。 学分:CAS/DSS

WXT 测试模块的视场范围高达 340 平方度(18.6°×18.6°)宽,这使其成为第一台真正的宽视场 X 射线聚焦成像望远镜。 由于 X 射线光子的高能量,通过弯曲光线(聚焦)进行 X 射线成像是出了名的困难; 更难从宽视野中获得清晰的图像。 由于采用了称为龙虾眼微孔光学的最先进技术,该测试模块的视野至少是其他聚焦 X 射线成像仪的 100 倍。 搭载 EP 的完整 WXT 将由 12 个相同的模块组成,覆盖范围高达 3,600 平方度宽的视野。

试飞期间,探路者共进行了四天的在轨实验观测,并根据实际测量获得了真实的X射线光谱和图像。

Pathfinder 的关键部件包括 X 射线成像镜组件,该组件具有 36 个微孔龙虾眼板阵列和一个由四组大幅面成像传感器组成的焦平面探测器。

尽管这些结果仍然是初步的并且必须进行广泛的数据处理,但试飞表明,即使是一次观测也可以覆盖观测到的天空斑块内所有方向的 X 射线源,包括恒星质量黑洞和中子星星。 该观察还捕捉到了来自包含中子星的双星系统的 X 射线变亮。 这些观测数据提供了有关来自这些天体的 X 射线辐射怎样随时间变化的信息,以及这些天体的 X 射线光谱。 测试观察得到的图像和光谱与模拟高度一致。

该仪器还瞄准了许多其他 X 射线源,包括大麦哲伦 Cloud (LMC),我们邻近的星系之一。 结果表明,即使是一次观测也可以覆盖整个银河系,探测到多个 X 射线源,包括黑洞、中子星和超新星遗迹。 该仪器对距离 8.1 亿光年的遥远类星体 3C 382 的清晰成像揭示了其探测相对微弱的 X 射线源的能力。 在未来的观测中,该成像仪有望有效监测天体的 X 射线变异性并发现新的瞬变源。

EP-WXT 探路者首次捕捉到 X 射线宇宙的广角快照
天鹅座环星云(直径 2.5 度)的 X 射线图像通过数次观测获得,总计 2,400 秒。 学分:CAS

据EP任务首席研究员(PI)、中国科学院国家天文台(NAOC)研究员袁伟民博士介绍,初步结果显示“仪器运行平稳”,满足EP WXT模块要求。 “很高兴看到长达十年的努力取得了初步成果,”他说。

参与 EP 任务的其他研究人员也很满意。

WXT 反​​射镜组件的 PI 张晨博士表示,探测器发射后的结果保证了“丰富、高质量的数据”。

ESA 任命的 EP 任务科学家和莱斯特大学研究员 Paul O’Brien 教授说,结果“确实令人印象深刻”。

“几十年来,我们一直在等待真正的宽视场软 X 射线成像仪,因此很高兴看到 WXT 测试模块在 EP-WXT Pathfinder 上飞行,”O’ 教授 Richard Willingale 教授说布赖恩在莱斯特大学的同事。