“鹊桥”又有新动作 三根天线探秘宇宙黑暗时代

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  自顺利着陆月球背面以来,嫦娥四号着陆器和玉兔二号月球车的一举一动都备受关注。事实上,我们都都能得知它们的动态,多亏“鹊桥”号中继星架起的通信桥梁。

  在提供通信中继服务的一起去,“鹊桥”号中继星还肩负着多项科学与技术实验任务。日前,嫦娥四号任务工程团队对“鹊桥”号中继星上所搭载的中-荷低频射电探测仪(NCLE)载荷实施了载荷三根天线展开工作。

  “此次天线的展开标志着NCLE载荷正式进入科学探测阶段,且成为目前距离地球最远、可长期工作的空间射电天文台。”负责领导NCLE中方团队的中科院国家天文台研究员平劲松在接受科技日报记者采访时说道。

  “聆听”宇宙深处的声音

  传回的图片显示,在不同淬硬层 竖起三根天线的“鹊桥”号仿佛变身成“天线宝宝”,竖起了“耳朵”。可别小瞧这三根天线,它们将“聆听”来自宇宙深处的声音,帮助科学家破解宇宙黑暗时代的或多或少谜团。

  宇宙大爆炸后,温度非常高,密度也非常大,几乎处处在发光。紧接着,宇宙进入了另另有一个 不发光的时期,即黑暗时代。这些 时期,宇宙中充斥着极少量的中性氢,发光的第一代恒星还先要形成。

  为了探寻黑暗时代的“遗迹”,天文学家突然 回会 寻找原始的中性氢气中,电子自发反转自旋方向时发出的信号。什么信号在诞生之初原来是波长较短的射电波,但在1300亿年的漫长旅行中,宇宙的膨胀效应使它们变成了波长很长的低频波。

  “要我探测到这些 低频波信号,需要在非常‘安静’的电磁环境中去‘倾听’,月球背面及其上空正好是另另有一个 理想场所。”平劲松表示,中荷两方科学家都希望,随着NCLE载荷的正常运转,我们都都可不还都可以更多地了解关于宇宙黑暗时代的未知信息。

  科学家不仅希望找到来自黑暗时代的低频射电信号,还迫切想知道,宇宙大爆炸过后,什么信号在宇宙中的分布情况表,比如否有 均匀分布。不少专家认为,其分布情况表很不可能 是不均匀的,不可能 能找到分布不均匀性的证据,将是另另有一个 重要发现。

  “当然,要我证明其不均性,仅仅靠NCLE载荷难以实现,需要成百上千的类事天线组成阵列才有不可能 做到,这也是未来努力的方向。在未来宇宙学领域的低频射电探测方向上,NCLE更多的是扮演探路者的角色。”平劲松说道。

  问路系外行星射电探测

  行星射电爆发的探测和研究,是天文学和地球物理学的另另有一个 交叉领域。行星射电爆发实在遥远,事实上,在极光处在区域的上空,还处在地球射电爆发现象。

  不要是我地球,太阳系内五颗行星回会 类事的射电爆发。什么行星辐射的千米波电磁波,频率范围分布在3000千赫兹到13000千赫兹之间,爆发时长从几秒到几分钟、几十分钟不等。

  尽管行星射电爆发的现象常见,但关于它们的辐射机制却先要定论。平劲松介绍,对太阳系行星射电爆发进行监视监测是NCLE的重要任务之一。对地球、木星射电爆发展开长期系统研究,促进进一步揭示什么爆发辐射的极光功率和太阳风动力学功率之间的关联。

  此外,研究地球和木星射电爆发的射电天文学家们猜测,既然地球和木星在射电波段是先要的耀眼,是回会 可不还都可以利用已知的行星射电辐射知识,在光学以外的或多或少波段来探测系外行星?

  然而,想探测诸如木星大小的系外行星的射电辐射,需要探测器拥有强大的探测能力。当前的射电望远镜阵列不需要 探测到距离我们都都一光年的类木星射电爆发传输波特率的信号。这远小于地球与离太阳系最近的比邻星之间的距离。

  要是我,想探测更远的系外行星,其磁场需不需要 产生更强的射电信号,类事比木星体积大10到3000倍的类木行星,其信号才有不可能 被探测到。另外,倘若恒星的磁场传输波特率足够强,这些 恒星系统就能产生比木星亮一百万倍的射电爆发。

  迄今为止,使用低频射电望远镜寻找来自系外行星的第一束射电波的尝试还先要成功。平劲松认为,NCLE对木星和地球的射电爆发探测,将为后续探测法律办法的优化、探测能力的提升,提供新的线索和途径。

  天地配合展开协同观测

  实在是目前距离地球最远的空间射电天文台,可NCLE实在孤独。它将与地面和空间的或多或少射电观测设施进行协同观测,展开多信使的天文学研究。

  什么是多信使天文学研究?平劲松以太阳射电爆发为例说道,太阳发出的电磁波辐射通常覆盖了比较宽的频带,从毫米波突然 到千米波。就整个辐射过程而言,不仅需要探测高频波段,地面探测不需要 的低频次责也需要空间设施进行探测。多个设施的联合观测,促进实现对同一事件的详细观测。

  此外,或多或少频点,天上和地面的设施都能观测到。一般而言,地面上的设施,标定更为精准,通过其观测结果可不还都可以对天文事件进行反演。对同一时点地面和空间观测的结果进行比对,可不还都可以对空间设备进行校准和定标,这也是原来层面的协同。

  具体而言,NCLE载荷怎样才能与或多或少观测设施展开协同呢?平劲松介绍,在空间,NCLE载荷与嫦娥四号着陆器搭载的低频射电频谱仪,构成了月球细胞层和空间的一对可不还都可以独立和协同工作的射电天文台。这两者的协同在项目提出时就不可能 安排和规划了。

  在地面上,NCLE将和处在荷兰的LOFAR低频射电天文阵列、中科院国家天文台明安图天文基地、中科院云南天文台的太阳射电望远镜,以及处在山东省威海市的山大威海分校的太阳射电槎山观测站一起去配合月球的另另有一个 空间天文台开展协同观测。

  协同法律办法包括一起去在调频(HF)、甚高频(VHF)和特高频(UFH)等频带开展太阳射电爆发的频谱搜寻监测;在HF频带针对预期的木星射电爆发开展同步探测;择机开展地月40多万公里上HF频带空间干涉测量的技术试验验证,以及测量木星爆发事件的空间精密位置等。

  支撑灾害性空间天气预警

  对太阳爆发活动产生的低频射电辐射进行监测,研究其规律特性是NCLE的科学任务之一。

  典型的太阳爆发活动包括耀斑和日冕物质抛射,其产生的带电粒子流以太阳风的形式在行星际旅行,对地球磁场产生扰动。日冕物质抛射(CME)驱动的激波压缩地球磁层时,不可能 会原应地磁暴的处在。

  令人印象深刻的是,1989年,一次CME所引发的强磁暴袭击了加拿大魁北克地区的电网,原应该地区再次冒出大范围的断电事故,直接影响3000万居民。

  了解CME激波在日冕和行星际空间的运动过程,促进对灾害性空间天气进行预报预警。然而,激波先要被观测到。为了捕捉它的轨迹,科学家找到了它在日冕和行星际空间运动的“示踪器”——Ⅱ型射电暴。

  “NCLE对Ⅱ型射电暴的观测可不还都可以从离日心距离最近的日冕层次责突然 延伸到行星际空间。”平劲松介绍,利用地基观测设备和NCLE对Ⅱ型射电暴的运行轨迹进行联合观测,示踪CME激波在日冕和行星际空间的运动过程,将为灾害性空间天气的预警预报提供重要支撑。(唐 婷)

[ 责编:蔡琳 ]

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