浅谈X射线天文

X射线是大家再熟悉不过的物理概念了，它在1895年由德国物理学家伦琴发现，因此又称伦琴射线。X射线是一种能量非常高的辐射，是核外电子产生的短波电磁辐射，其波长范围一般在0.001nm到1nm之间，其中比0.1nm短的叫硬X射线，反之则叫软X射线。到目前，X射线相关领域的研究已经获得了8次诺贝尔奖，包括诺贝尔物理奖和医学奖。随着科技的发展，X射线已经深入到我们生活之中，例如医院的X光片和机场的安检设备等。在我国的X射线天文“秘密武器”即将发射之际，小编带着大家谈谈X射线在天文学上的应用。

我们生活的宇宙是一个充满各种波段辐射的宇宙，包括红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。许多天体，例如活动星系核（AGN）、脉冲星、X射线双星、超新星遗迹乃至太阳等都会发射X射线。其中，X射线最主要的来源是黑洞与中子星，这两种天体的共同点便是具有非常强的引力场。利用X射线，我们能推测其产生的环境，并更全面地探索这些天体的性质。

X射线天文的研究可以追溯到1949年9月，当时美国海军研究实验室的研究人员利用火箭搭载的盖革计数器首次探测到了太阳日冕发出的X射线，并由此证明了太阳也是一个X射线源。而在1962年，里卡多·贾科尼率领的团队为X射线天文的研究做出了卓越的贡献，并发现了天蝎座中的强X射线源——天蝎座X-1。后来贾科尼因为在X射线天文学方面的先驱性工作被授予了2002年诺贝尔物理学奖。目前，X射线天文相比于其他波段的天文研究来说，仍是一个很年轻的领域。

目前，国际上最有名的X射线卫星包括Chandra卫星、XMM-Newton卫星等。X射线天文的研究对象非常多，既可进行巡天观测，也可以对单个天体进行研究。另外还有一种研究领域为X射线背景辐射，与宇宙微波背景辐射有些许相似之处。

建造完成的HXMT卫星

文章的开头我们提到了我国X射线的秘密武器，实际上就是硬X射线调制望远镜（HXMT）。硬X射线调制望远镜是由高能物理研究所的李惕碚院士、张双南研究员、卢方军研究员、曹学蕾副研究员以及来自清华大学、国防科工局、国家空间科学中心、航天五院等部门和单位的科研人员共同设计和制作的，是目前世界上最先进的X射线望远镜，也是世界上同类型望远镜中分辨率很高、观测非常灵敏的一台。硬X射线调制望远镜由中科院高能物理所李惕碚院士于1993年首先提出，经过多年努力于2011年正式立项，2016年完成建造，目前卫星已经在我国酒泉卫星发射场等待发射。

事实上，HXMT的设计概念早在20世纪90年代就已经提出。当时，探索宇宙中超大质量黑洞的分布是一个非常有开拓性的想法，而高能物理研究所的科学家们那时已经完成这台望远镜的初步设计，并继续利用气球进行测试。但由于种种原因，该项目直到2001年的年底才获得拨款。不过，令人欣喜的是，今天它终于排除万难，即将在太空一展雄姿了。

HXMT吸引了全世界天文学家的目光，我们的合作伙伴，欧空局的科学家阿尔温德·帕马甚至说：“我十分期待第一个数据的来临……对于欧空局和中国，最令人期待的合作就是HXMT了！”

除了这台硬X射线调制望远镜之外，在不久的将来，中法合作的太空望远镜项目——天基多波段空间变源监视器（Space Variable Objects Monitor，简称SVOM）等高能天体研究领域的卫星也会翱翔天际。当然，除了空间卫星之外，我国的地表和地下的各种探测器、望远镜等都正在有条不紊地进行观测，或者紧锣密鼓地筹备中。例如，同样来自高能所的羊八井宇宙射线探测器阵列就在宇宙射线研究领域独树一帜。我们有理由相信，我国的天文研究将发展地更快更好！

陆院士生前为小学生做科普