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X射线中的整个天空地图被捕获,NICER让空间站扭曲了?

X射线中的整个天空地图被捕获,NICER让空间站扭曲了?
2019年06月10日 15:15 新浪网 作者 科学清流

  通过观察下图,在各个明亮的区域,我们可以直接看到很多清晰的弧线,似乎都聚集在了这些地方。此时,你的脑海里是否有了一连串疑问,关于这个画面到底展示的是什么样的重要信息。比如:这是空中的交通路线、还是信息在互联网上的传播,又或是磁场在太阳上的活跃区域循环?

  X射线中的整个天空地图被捕获,NICER让空间站扭曲了?

  X射线中的整个天空地图

  当然,这不会是一幅简单的图像,而是NASA的NICER(中子星内部构成探测器)镜头记录下的X射线中的整个天空地图,也是国际空间站的有效载荷。这份看似简单的地图,实际上却包含了NICER科学运营过程中,前22个月所搜集到的数据。

  在夜间NICER的动态移动过程中,科学家们通过X射线和偶尔的高能粒子撞击,都会被每个弧线记录下来,经过这些数据的累计结果,才得出了图像中那些点的亮度,这也是NICER在这个方向,向上看的时间。NICER任务定位并跟踪宇宙源,每93分钟的时间,就会完成围绕地球运行一次。

  但是,当太阳落山、夜晚落在轨道之前,NICER团队的科学家们都会让探测器处于活动状态,并将有效载荷实现从一个目标到另一个目标的转移,而单个轨道上的转移,最多则可以发生八次。可能会让你始料未及的是,正是这些漫射的光芒,透过了X射线天空、甚至是远离明亮的光源。

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  定期监测的重要X射线源

  在这张整个天空的照片中,科学家使用了滑块识别突出的来源,对于NICER 而言,“质量半径”脉冲星是其经常观察到的、最适合其核心任务的目标。而其它那些常规脉冲,则更加适合用于X射线定时和SEXTANT(导航技术)实验的Station Explorer目标。或许,在不久以后,它们就可以形成和GPS系统类似的基础,而后将被科学家们应用于太阳系的导航中。

  NICER任务所定期检测的重要X射线源的位置,是它最受欢迎的目的地,也是弧线汇集多之后形成的亮点。正是因为NICER总是遵循目标之间的相同路径,所以才会形成了如此突出的弧形。这张图像无需过多的处理,就可以发现Cygnus Loop(天鹅座),它是一颗超新星残骸,超过了90光年(被认为长达5000-8000年之久)。

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  一侧超过24000像素的全景圈

  这是一张全分辨率版本非常大的图像,并且,在它的一侧甚至超过了24,000像素,而TIFF的文件大小更是达到了1.65千兆字节。这张难得的照片,是在亚利桑那州基特峰的WIYN 0.9米望远镜上用马赛克相机的宽视野所获得的。它显示了微弱的细丝,它们是大型超新星残骸的一部分。然后,它被科学家们称为天鹅座环,天鹅座环便是巨型超新星遗迹。

  到它的距离估计约为1500光年,由于其巨大的尺寸,它包含几个单独命名的对象。这其中包括:左侧的NGC 6992和IC 1340,以及右侧的NGC 6960和Pickering的三角形。在这个图库中,也可以找到这四个对象的独立高质量图像。

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  科学家们为了创建这个图像,拍摄了九个单独的图像,并将它们拼接在一起。全分辨率图像的尺寸超过了六百万像素。它所覆盖的天空面积约为满月的45倍。通过在氧[O III](蓝色)、硫[S II](绿色),以及氢-α(橙色)过滤器中观察产生图像。在这张图片中,North向上,East向左。

  它和磁场在太阳上的活跃区域循环有所不同,日冕环的剖面图是当太阳活动区域,正好旋转到NASA太阳动力学观测站的视野中时,然后经过了大约两天的时间所给出来的,并且,还在太阳黑子和活动区域周围,发现了冠状环。与此同时,这些结构与连接太阳能表面上的磁性区域的闭合磁场线相关联。许多冠状环持续时间甚至达到了数天或数周,虽然大多数变化非常快。以下这张图像,便正是在“极紫外光”下所拍摄的。

  NASA的NICER让空间站扭曲

  NICER旋转的一个因素是空间站的太阳能电池阵列的运动,每个太阳能电池阵列延伸112英尺(34米)。早在面板可以侵入NICER的视野之前,仪器便会将其56个X射线望远镜瞄准一个新的天体目标。研究了国际空间站上的脉冲星和其他X射线源,它每天观察和追踪许多来源,从最接近太阳的恒星,Proxima Centauri,到其他星系的X射线源。

  而被科学家们唤作中子星的物体,同时也称为脉冲星,它是大质量恒星爆炸时所留下的碎芯。并且,它们甚至还可能拥有比太阳更多的质量。NICER任务旨在通过获得更多精确的尺寸测量,来发现脉冲星的更多神秘信息,因为,这将决定它们的内部构成。一种称为X射线定时和导航技术的站点探测器(SEXTANT)的嵌入式技术演示,为将来的类GPS系统使用脉冲星作为信标,以帮助太空系统中的航天器导航铺平了道路。

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  NICER的主要任务和数据应用

  对NICER而言,它的主要任务是确定被称为中子星的致死恒星的大小,精确度5%的脉冲星便是其中一种。作为NICER的常规目标之一,脉冲星,快速旋转的中子星,“脉冲”强光似乎很适合这种“质量半径”研究。科学家们最终将通过这些测量,解开那些曾令人难以置信的疑惑,比如:压缩核心中存在的物质形式。

  而NICER用于X射线定时和导航技术实验的Station Explorer的一部分研究,则是通过其他经常访问的脉冲星实现的。在这一系列的实验中,NICER在太空中的速度和位置,都是使用脉冲星X射线脉冲时的精确来自主确定,从本质上来说,这就是一个银河系的GPS系统。并且,当该技术越发成熟之后,这项技术能使航天器在整个太阳系、甚至更远的地方实现自我导航。科学家们也正在通过自己的努力,逐步建立整个天空的新X射线图像,与此同时,NICER的夜间扫描,很可能会发现曾未知的来源。

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