懷柔一號：地球兩極，猶如二目，我們在監(jiān)測引力波暴

12月10日4時14分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號運載火箭，以“一箭雙星”方式將“懷柔一號”送入預(yù)定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。“懷柔一號”是什么？它是用來做什么的？讓我們一起來了解一下。

一、何為“懷柔一號”？

“懷柔一號”即引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器衛(wèi)星（簡稱GECAM衛(wèi)星），因為這是北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心空間科學(xué)實驗室掛牌后的首個科學(xué)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，所以衛(wèi)星也被命名為“懷柔一號”?！皯讶嵋惶枴毙l(wèi)星由兩顆小衛(wèi)星組成，同時還有一個萌萌的昵稱——“極目”，兩顆小衛(wèi)星“小極”和“小目”分布于地球兩側(cè)，形成兩“極”之勢，猶如二“目”，它們將對黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象，尤其是對引力波伽馬射線暴進行觀測，并快速下傳和發(fā)布觀測警報，引導(dǎo)國內(nèi)外科學(xué)家利用各類望遠(yuǎn)鏡進行后隨觀測。

二、為什么要探測引力波與伽馬暴？

當(dāng)雙致密天體并合時，引力波與伽馬暴很可能相伴而生。引力波探測難度非常大，人類從預(yù)言到探測花費了整整百年。但如果去探測到其伴生的伽馬暴，這既能得到引力波暴發(fā)生過程中高能輻射的第一手觀測數(shù)據(jù)，又能引導(dǎo)射電、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對其進行后隨觀測。那么，引力波和伽馬暴是什么呢？

引力波是指彎曲時空當(dāng)中的漣漪。根據(jù)理論估計，可被現(xiàn)有技術(shù)探測的引力波源可能包括白矮星、中子星、黑洞等致密天體的相互作用。當(dāng)兩個致密天體發(fā)生并合時，會輻射出較為可觀的引力波，這些引力波來自兩個致密天體并合過程中損失的質(zhì)量。引力波可以幾乎不受阻擋地穿過行進途中的天體，因此引力波可以攜帶更多之前從未被觀測過的天文信息。

伽馬暴是宇宙大爆炸之后宇宙中最強的爆發(fā)現(xiàn)象，在很短時間內(nèi)釋放出巨大能量。這種射線暴是恒星在燃燒殆盡時塌縮爆炸或者兩顆鄰近的致密星體（黑洞或中子星）并合而產(chǎn)生的。如果能綜合利用各種觀測手段對伽馬暴進行觀測，對研究伴隨了伽馬暴的引力波事件的內(nèi)在物理規(guī)律有非常重要的幫助。

三、揭秘“懷柔一號”的技術(shù)手段

如何才能更好地探測伽馬暴呢？這不能不提到一種新型閃爍晶體——溴化鑭，科學(xué)家用它給衛(wèi)星打造了最為敏銳的“眼睛”。同時，眼睛后面匹配了新型半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換器件硅光電倍增管做成的“視網(wǎng)膜”，再加上先進的信號處理技術(shù)，可以把進入“眼睛”的伽馬射線信息逐個收集起來。

“懷柔一號”的兩顆衛(wèi)星上天后會逐漸分開，分處于地球的兩端，與地心始終保持三點一線，相互之間沒有直接通信，成為一對永不見面的“孿生兄妹”。當(dāng)兩顆衛(wèi)星看到同一個爆發(fā)，只能分別報告自己的結(jié)果。但在地面上，科學(xué)家們可以清晰地掌握兩顆衛(wèi)星的觀測情況，如果兩顆衛(wèi)星看到了同一個爆發(fā)，相當(dāng)于單一探測器的面積變?yōu)樵瓉淼膬杀叮涮綔y靈敏度會提高1.4倍，其定位誤差也會大大減小，這樣可以得到更多的觀測數(shù)據(jù)。

發(fā)射成功只是科學(xué)衛(wèi)星成功的第一步，收集數(shù)據(jù)才是接下來的重頭戲。期待“懷柔一號”能在太空有更豐富的收獲，助力我國科學(xué)家取得更多重大原創(chuàng)性成果。

參考資料：

[1]我國成功發(fā)射引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器衛(wèi)星.新華網(wǎng).2020.12.10

[2]監(jiān)測引力波伽馬暴，這顆衛(wèi)星以“懷柔”命名！.北京日報客戶端.2020.12.10

[3]從引力波到伽馬暴探測——記在GECAM衛(wèi)星發(fā)射之時.中科院之聲.2020.12.10

[4]“極目”遠(yuǎn)眺引力波.光明日報.2020.12.11