科学探索|“令人印象深刻”：天文学家首次捕捉到宽视场X射线聚焦成像天图 “令人印象深刻”：天文学家

EP-WXT Pathfinder（探路者）是一个最终将成为天文卫星爱因斯坦探针（Einstein Probe，或EP）上宽视场X射线望远镜(WXT)一部分的模块的实验原型，最近发布了它的第一批成果。这些结果包括银河系中心的一个部分的800秒X射线延时照片，这是我们自己的银河系核心的一个密集区域。

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这些图像是由有史以来发射到太空的第一台真正的广域X射线聚焦成像望远镜拍摄的，是我们宇宙的第一张宽视场X射线图像，现在可以让普通公众看到。
来自中国科学院（CAS）的科学家们在中国太原举行的第二届中国空间科学大会上介绍了这些发现。
自从60年前探测到来自宇宙最远处的第一个X射线信号以来，在 Pathfinder之前，一直没有一个宽视场X射线望远镜可用于X射线调查和监测。
为了测试该模块在轨道上的性能，Pathfinder被送入太空。这次实验之旅将为EP即将进行的在轨科学任务奠定基础，因为它收集了软X射线波段的数据。
EP将通过观察瞬变现象来探索时域天体物理学中的公开问题。该任务由中国科学院与欧洲航天局（ESA）和马克斯-普朗克地外物理研究所合作赞助，预计将在2023年底前飞行。

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WXT测试模块覆盖的视场可达340平方度（18.6°×18.6°），这使得它成为第一个真正的宽视场X射线聚焦成像望远镜。由于X射线光子的高能量，通过弯曲光线（聚焦）进行X射线成像是出了名的困难，而要从宽视场获得清晰的图像就更难了。由于采用了称为微孔龙虾眼X射线聚焦成像的先进技术，该测试模块拥有至少100倍于其他聚焦X射线成像器的视野。将在EP上飞行的完整的WXT将由12个相同的模块组成，覆盖一个宽达3600平方度的视场。
在试飞期间，Pathfinder（共进行了四天的在轨实验观测，并获得了基于真实测量的真实X射线光谱和图像。
Pathfinder（的关键部件包括X射线成像镜组件，它具有36个微孔龙虾眼板阵列和一个由四组大尺寸成像传感器组成的焦平面探测器。
尽管这些结果仍然是初步的，而且必须进行大量的数据处理，但这次试飞表明，即使是一次性的观测，也可以覆盖所观察到的那片天空中所有方向的X射线源，包括恒星质量的黑洞和中子星。这次观测还捕捉到了来自一个含有中子星的双星系统的X射线增亮。这些观测的数据提供了关于来自此类天体的X射线辐射如何随时间变化的信息，以及这些天体的X射线光谱。测试观测得到的图像和光谱与模拟结果高度一致。

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该仪器还瞄准了其他一些X射线源，包括大麦哲伦星系（LMC），我们相邻的星系之一。结果表明，即使是一次性的观测也能覆盖这个星系的全部，探测到多个X射线源，包括黑洞、中子星和超新星残骸。该仪器对距离8.1亿光年的遥远的类星体3C 382的清晰成像，揭示了其探测相对微弱的X射线源的能力。在未来的观测中，该成像仪有望有效监测天体的X射线变异性，并发现新的瞬态源。
据EP任务的主要研究者和中国科学院国家天文台（NAOC）的研究员袁为民博士说，初步结果显示，“该仪器运行平稳”，符合EP WXT模块的要求。“看到长达十年的努力结出了第一个果实，这很令人兴奋，”他笑着说。