NASA确立研究黑洞任务:神奇的宇宙x射线

文章作者:lili | 2017-01-05
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关于黑洞的研究,是人类在未来相当长的一段时间内所追求的目标。从爱因斯坦的相对论,到斯蒂芬·霍金首次提出,信息会随着黑洞蒸发而丢失,这一理论被称为黑洞的信息悖论。而近日,霍金又修正了这个理论,他认为黑洞可能拥有“柔软毛发”。研究指出,让霍金得出“黑洞信息悖论”的两个基本假设有问题。第一个是量子引力中的真空是独一无二的,第二个是黑洞没有“毛发”。相反,他们认为黑洞所在的真空环境实际上不可能是完全真空的,而且黑洞中有“柔软毛发”——与低能量量子有关的“量子毛发”。这些低能量,甚至零能量的软粒子堆积在黑洞边缘,它能够捕获和储存从落入黑洞的粒子里获得的信息。这意味着虽然落入黑洞的粒子可能消失,但它们的信息将继续留存在视界边缘的这些“量子毛发”上。

斯特罗明格在2014年研究另一个问题时受到了启发。他发现无穷多守恒律能管理引力子的散射。随后,在与学生进行的一项研究中,他发现这一结果也适用于电磁场。目前,他与霍金和佩里合作,将这一远见用到了黑洞中。在用方程式计算完毕后,斯特罗明格和霍金等人发现,在加入软粒子后,黑洞真空在能量不变的情况下,角动量会发生变化。然而所有的理论都必须通过实践来验证,美国宇航局最近针对黑洞的研究,专门展开一个科学计划,该计划通过观测我们所知道的一系列类似恒星级别,直至超大的黑洞、中子星鸡脉冲星等有极端武力环境的天体,从而捕捉其隐藏的细节,比如X射线等等其他溢出射线。其实这些都是所谓的毛发。而且可能是发现现象背后本质的关键。

NASA确立研究黑洞任务:神奇的宇宙x射线

x射线成像偏振测量(IXPE)任务会发射三个装有照相机的太空望远,用来探测这种被极化的x射线,科学家可以使用望远镜得到的数据来解释回答这种极端环境的引力、电场和磁场的限制的一些基本问题。

据国外媒体报道,NASA已经决定开启一个科学任务,这是第一次,可以使天文学家探测许多像恒星级和质量超级大的黑洞、中子星和脉冲星这样存在极端物理环境天体的隐藏细节。像黑洞这样的天体会加热周围气体,使其达到上百万度。气体中发射的高能量X射线会被极化,有特定的震动方向。x射线成像偏振测量(IXPE)任务会发射三个装有照相机的太空望远镜,用来探测这种被极化的x射线,科学家可以使用望远镜得到的数据来解释回答这种极端环境的引力、电场和磁场的限制的一些基本问题。

来自华盛顿NASA总部科学任务理事会的天体物理学部主任Paul Hertz说:“我们不可能对在黑洞和中子星附近的天体直接成像。但是可以研究周围气体发出的被极化的x射线就可以揭秘这些神秘天体。NASA的天文台的天体物理探测计划已经有很长一段历史了。IXPE开启了一个新的观测窗口。今天,我们只能猜测我们能看到什么。”天体物理探测项目组在2014提出新任务提案,一共提交了14分提案,其中有三分要被一个机构小组和外部科学家进行额外审查。NASA最终决定IXPE提案是最有科学潜力和可行的发展方案。

此次任务,计划于2020年发射,将要花费1.88亿美元,包括发射望远镜、发射后操作和数据分析的费用。位于阿拉巴马州的亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心首席研究员Martin Weisskopf主领此次任务。科罗拉多州布鲁姆菲尔德的巴尔航天公司提供航天器和任务集成。意大利空间局提供极化灵敏x射线探测器。

此次任务选择比较常使用和经济的发射窗口,根据主导研究者做的关于该机构的天体物理和太阳物理项目曾经使用的发射的超过90次任务窗口调查,其中,包括1958年发射发现围绕地球的范艾伦辐射带的Explorer 1和宇宙背景探测器任务,科学家因此获诺贝尔奖。位于马里兰的NASA戈达德太空飞行中心为该机构的科学任务局管理探测计划项目。

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