NICER任务揭开中子星的秘密

作者:申涨

<p>这位艺术家的演绎展示了美国国家航空航天局最近选择的NICER / SEXTANT有效载荷作为其下一次探索机会的任务56-望远镜有效载荷将在国际空间站上飞行</p><p>信用:美国宇航局NASA的新任务,中子星内部构成探测器(NICER),旨在揭示使中子星成为自然界中最密集物体的物理学,并展示一种突破性的导航技术,可以彻底改变NASA前往太阳系远端的能力</p><p>中子星被称为宇宙的僵尸它们甚至闪耀虽然他们在技术上已经死了,如果他们冒险太近,他们偶尔会吃邻近的星星</p><p>有趣的是,这些不寻常的物体,当一颗巨大的恒星熄灭它的燃料并在自身的引力下坍塌时出生,也可能有助于未来的太空旅行者航行到火星和其他遥远的地方目的地NASA最近选择了一个名为Neutron-star Interior Composition Explorer的新任务(NIC ER)不仅揭示了使中子星成为自然界中最密集物体的物理学,而且还展示了一种突破性的导航技术,可以彻底改变该机构前往太阳系远端及其他地方的能力</p><p>多用途任务,也被称为NICER / SEXTANT(用于X射线定时和导航技术的Station Explorer),包括56个X射线望远镜,紧凑的束,其相关的硅探测器,以及许多其他先进技术NASA的科学任务理事会的探索者计划太空技术使命理事会的改变游戏计划正在促进任务的发展“你很少有机会进行跨领域的实验,”首席研究员Keith Gendreau说,他是美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的科学家谁是领导NICER / SEXTANT的发展“现在正是这个实验的时候了我们现在可以做到“除了NASA戈达德的科学家和工程师,任务团队还包括麻省理工学院和商业合作伙伴,他们提供航天硬件海军研究实验室和美国各大学,以及加拿大和墨西哥正在提供科学专业知识美国宇航局新的探索者机遇号任务将快速研究称为脉冲星的旋转中子星美国宇航局的钱德拉X射线天文台从地球上捕获了大约1000光年的Vela脉冲星图像:NASA / CXC /多伦多大学/ M杜兰特空间站限制比典型的大学宿舍冰箱略大,NICER / SEXTANT将于2017年部署在国际空间站(ISS)上</p><p>它将作为外部附加有效载荷飞行在ISS ExPRESS物流承运人之一,非加压平台上用于实验和存储X射线仪器的主要目的是了解有关内部组件的更多信息中子星的星球,大量恒星的残余物,在耗尽核燃料后,爆炸并坍缩成大约相当于纽约市大小的超密集球体</p><p>它们强烈的重力压碎了惊人数量的物质 - 通常是内容的14倍以上太阳或至少460,000个地球 - 进入这些城市大小的球,创造宇宙中已知的最密集的物体只有一茶匙的中子星物质在地球上重达10亿吨“中子星正好在物质的门槛上它可以存在 - 如果它被进一步压缩,它将完全崩溃并成为一个黑洞,“Zaven Arzoumanian说,他是美国宇航局戈达德科学家,担任任务的副主要研究员”我们无法创造或在任何实验室中研究这个问题关于它是什么以及它的行为有很多理论,但是测试我们的模型并理解在这样不可思议的事情下发生的事情的唯一方法压力是研究中子星,“他补充说”我们最接近模拟这些条件的是粒子加速器,几乎以光速将原子粉碎在一起然而,这些碰撞不是一个确切的替代品 - 它们只持续一秒钟,它们产生的温度远高于中子星内部的温度“虽然核聚变火灾持续了它们的母恒星被熄灭,但是中子星仍然会因爆炸形成所留下的热量以及磁场产生的辐射而发光,随着核心坍塌而变得非常集中</p><p>想象一种技术可以让太空旅行者每秒通过星际距离传输千兆字节数据,或者使用旋转中子星发出的强大光束导航到火星及其他地方这个概念并不牵强实际上,戈达德天体物理学家Keith Gendreau和Zaven Arzoumanian计划飞行多个 - 国际空间站上的通用仪器,用于展示两种突破性导航和通信技术的可行性,并从同一平台收集揭示中子星中致密物质物理学的科学数据</p><p>信用:NASA虽然中子星在整个频谱范围内发射辐射,在X射线波段观察提供最大的洞察他们的结构,他们的脉冲的最终稳定性作为精确的时钟“嘀嗒”,以及他们所承载的高能量动态现象,包括星震,热核爆炸,以及宇宙中已知的最强大的磁场NICER的56个望远镜将收集由强大的磁场和位于恒星两个磁极上的热点产生的X射线在这些位置,强磁场从表面出现被困在磁场中的粒子下雨并在它们撞击时产生X射线表面随着热点旋转进入和离开我们的视线,我们感知到X射线亮度的上升和下降这个脉动中子星的子组,称为脉冲星,快速旋转,从他们的磁极发出强大的光束扫过当恒星旋转时,就像地球上的灯塔一样,这些光束被视为闪光,从秒到m间隔闪烁illiseconds由于它们可预测的脉动 - 特别是毫秒脉冲星,这是导航演示的目标 - “它们是非常可靠的天体时钟”并且可以提供高精度定时,就像通过26卫星提供的原子钟信号一样,军事 - Arzoumanian称,全球定位系统(GPS)是一种以地球为中心的系统,可以减弱远离地球轨道并进入太阳系的距离</p><p>另一方面,Pulsars几乎可以在任何可以想象的飞行状态下进入 - 地球轨道到行星际到最深的空间,“Gendreau补充说,因此,NICER / SEXTANT也将展示基于脉冲星导航的可行性”中子星科学所需的硬件与基于脉冲星的导航所需的硬件相同,“Gendreau “事实上,任务的两个目标共享许多相同的目标和相同的操作概念差异在后端在如何使用数据方面“为了展示导航技术的可行性,NICER / SEXTANT有效载荷将使用其望远镜探测这些强大光束内的X射线光子,以估计脉冲的到达时间</p><p>通过这些测量,该系统将使用专门开发的算法将车载导航解决方案拼接在一起如果星际任务配备了这样的导航设备,它将能够自主计算其位置,独立于NASA的深空网络(DSN),Gendreau说DSN被认为是世界上最敏感的电信系统,它允许NASA持续观测和与行星际航天器通信</p><p>然而,与GPS一样,该系统是以地球为中心的DSN提供的导航解决方案也会降低进入太阳系的距离</p><p>任务必须在网络上分享时间,Gendreau说:“我们对NICER / SEXTANT的可能性感到兴奋关系,“Gendreau补充说”该实验符合关键的科学目标,是满足NASA各种需求的技术应用的垫脚石您很少有机会进行这样的交叉实验“相关链接:> NICER / SEXTANT使命> Goddard技术新闻资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心Lori Keesey; NASA图片:....