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X射线偏振探测,查看宇宙中的3D场景

时间: 2020-05-13
浏览量: 20

天文学是一门观测驱动的科学,天文学的发展在很大程度上依赖新的观测方法和手段。新的观测手段往往是人类观测天文现象的全新感官,“极光计划”所使用的 X 射线偏振探测器就属于这样一个新手段。

偏振和波长(颜色)一样,其实都是光的一个基本属性,平时我们听的不多,但实际生活中也并不少见,比如在看 3D 电影时,佩戴的眼镜其实就是一个偏振的滤光片。

不戴偏振眼镜时,荧幕上会有重影,而戴了偏振眼镜之后,偏振的滤光片会让一部分的影像进入左眼,让另一部分进入右眼,从而在大脑里制造一个 3D 的效果,这是一个很典型的应用场景。


X射线偏振探测,查看宇宙中的3D场景


不过这些偏振都是在可见光的波段,肉眼能够直接看到这些光线,而 X 射线则是不可见光。

X 射线偏振在天文观测领域具有着重要作用。冯骅表示,“黑洞、中子星这类非常极端的天体虽然光学辐射很弱,却是很强烈的 X 射线辐射体。利用 X 射线偏振测量,我们能够获得高能辐射区域磁场方位、天体的几何对称性,从而进一步理解与黑洞、中子星等密切相关的天文现象的物理过程发生机制,对高能天体物理而言意义重大。


X射线偏振探测,查看宇宙中的3D场景


冯骅进一步解释称,对天体研究来说,磁场分布情况是一个很重要的信息,通过 X 射线偏振,我们可以非常有效地测量天体究竟是一致的磁场,还是紊乱的磁场;另外,它可以帮助解决天体的几何对称性问题,例如,我们可以很轻易地分辨出眼前的足球是球形对称,而橄榄球不是,这是因为距离很近,而当一个半径只有十公里的中子星在距离我们几万到几十万光年的尺度上时,这个中子星即使用最先进的光学望远镜观测,都只是一个点,无法分辨其形状。


也就是说,通过偏振光,天文学家能够更加轻易解析天体的形状是怎样的,是否对称等问题。这也是其科学价值的体现。

由于 X 射线波长非常短,不存在像可见光偏振片那样合适的滤镜,X 射线偏振的测量变得极其困难。


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