给宇宙天体号脉：中国科学院天文学家正在研制一颗X射线天文卫星，并将其命名为“爱因斯坦探针”

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作为一颗发现型的小型科学卫星，EP将首次运用一种全新的探测技术——龙虾眼微孔光学技术，实现X射线聚焦成像的大视场全天监测。龙虾眼望远镜是通过仿生一些甲壳纲动物的眼睛结构和成像原理而发明的，相比传统技术X射线望远镜，具有超大视场和轻量化的优势。 如图1所示， 龙虾眼由密布在一个球面上的大量微小方孔所组成，来自远处观测目标的光线进入微孔后，在两个不同方向的孔壁上各反射一次，就可以会聚在后方的一个球面上实现成像。当然，大自然中的龙虾眼所看到的是可见光。对于X射线，只有当入射光线与孔壁的夹角非常小时才能实现反射，正是这种掠射条件限制了传统技术X射线望远镜的视场。而龙虾眼X射线望远镜在理想情形下没有所谓的光轴，全体微孔沿着球面覆盖排列，对于来自任一方向的光线，总能找到满足掠射条件的微孔，因此可以对非常大视场内的观测目标全都实现聚焦成像。

在探测方法上，传统的高能（X射线或伽马射线）大视场监测均采用非聚焦技术，如伽马暴监测卫星Swift上的编码板，又如国际空间站上全天监视器MAXI的准直器，探测效率严重受限。而龙虾眼微孔光学这一新技术的运用将大幅提高大视场监测的灵敏度和空间分辨率，有能力发现更暗弱、更遥远、更稀有甚至未知类型的高能暂现天体。将龙虾眼微孔光学技术应用于X 射线全天监视也是国际时域天文学的一个共识，但由于近10年欧美空间科学受经费削减等因素的影响，相关卫星提案一直未能立项，这恰恰为中国提供了一个宝贵的机遇。抓住机遇，中国将能在天体物理领域快速达到国际领先水平，占领学术制高点。

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根据模拟估计，EP卫星的探测灵敏度比现有的高能大视场监测设备（Swift、MAXI）深一个数量级，监测的视野（监测的空间体积范围）大两个数量级， 如图2所示。 EP也将是首次在软X射线（能量在1千电子伏以下的高能光子）波段开展全天监测，具有发现前所未知的暂现源类型的能力，将为时域天文学的多波段、多媒介的黄金时期（2020年代）填补在软X射线波段的空白。

拥

有前所未有的探测能力，EP有望取得哪些重要或突破性的科学发现呢?黑洞是广义相对论的伟大预言。黑洞本身不发光，但周边物质在盘旋落入的过程中，损失的引力能会以电磁辐射的形式释放，因下落中的高速及高温，辐射主体往往是X射线。X射线天文起步之初，就在对X射线双星的观测中找到了恒星级质量黑洞存在的证据。而对一类特殊的星系——活动星系，普遍认为核区观测到的剧烈活动性源于超大质量黑洞与下落物质的相互作用。银河系的核区虽然宁静，但大量证据表明很可能也存在超大质量黑洞，只是下落物质匮乏。那么，是否大部分甚至所有星系都与超大质量黑洞为伴呢?黑洞与星系又如何相生相长呢?考虑星系中央偶尔会有恒星因太过靠近而陷入黑洞的引力场，为巨大的潮汐力撕裂后被吞噬，短时间内释放大量辐射，包括X射线。通过对“潮汐瓦解事件”的系统性搜寻，EP将成批揪出暗藏于星系中的“沉寂”的超大质量黑洞，解决黑洞存在于何处以及物质如何落入黑洞等问题。

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