清華“極光計劃”實現天體軟X射線偏振測量

2018年10月29日，酒泉衛星發射中心，“銅川一號”立方星發射，其上搭載的“極光計劃”順利升空。這是清華大學主導的首個空間天文項目，經過一年觀測，項目配備的X射線偏振探測器捕捉到來自蟹狀星云及脈沖星的軟X射線偏振信號，首次發現了脈沖星自轉突變和恢復過程中X射線偏振信號的變化，說明在此過程中脈沖星磁場發生了變化。該研究實現了歷史上第二次天體軟X射線偏振測量，成果作為封面文章，昨日登上《自然·天文》封面。

X射線偏振是獨特的天體物理探針，是研究黑洞、中子星等高能天體的強有力工具。1968年，美國科學家率先開展了天文X射線偏振探測，于1971年在一次探空火箭實驗中見到了成功的希望，并在1975年發射的OSO-8衛星上完成了第一次精確測量，這次測量發現了蟹狀星云的X射線輻射具有高度線偏振。

此后幾十年間，科學家們不斷論證X射線偏振的用處，預言探測偏振對天體物理的科學價值，卻再也沒有第二個X射線偏振探測設備在空間運行。

2009年，清華大學天文系教授馮驊帶領團隊開始對X射線偏振探測技術進行探索和改進，在實驗室里研制出了高靈敏度低系統誤差的X射線偏振儀。此后，馮驊提出了“極光計劃”，希望利用微納衛星平臺在衛星軌道上直接驗證X射線偏振探測技術，從而提高技術成熟度，為未來的空間天文探測所用。2018年10月29日，“極光計劃”探測器發射升空。

2019年3月，探測器進入常規觀測，盯準了蟹狀星云脈沖星。似時鐘般運轉精確的脈沖星常會在某一個時間點發生一次自轉周期突變，然后慢慢恢復，這種自轉突變是一種有待研究的天文現象。2019年7月23日，蟹狀星云脈沖星的自轉突變被X射線偏振探測器捕捉?！拔覀冇^測到，經過幾十天，脈沖星的偏振信號又慢慢恢復，這一新的發現有助于理解脈沖星、也就是中子星的內部結構?！瘪T驊團隊成員、清華博士后李紅回憶。

“極光計劃”探測器是40多年來國際上第一個專門的空間天文軟X射線偏振探測器，這一探測結果也標志著停滯了40多年的天文軟X射線偏振探測窗口重新開啟。記者任敏