天宮二號伽馬暴偏振探測儀實現(xiàn)伽馬暴偏振高精度測量

　　【中國儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】中國空間實驗室天宮二號上搭載的伽馬暴偏振探測儀(簡稱POLAR)實驗項目日前完成了高精度伽馬暴射線暴瞬時輻射的偏振探測，實現(xiàn)了預定的科學目標。相關(guān)成果于2019年1月14日在線發(fā)表在國際重要學術(shù)期刊《自然·天文學》(Nature·Astronomy)上。
 

 

　　天宮二號于2016年9月15日成功發(fā)射。在軌運行期間，POLAR性能良好，標定準確，完成了全部在軌觀測任務，共計探測到55個伽馬暴，并對其中5個伽馬暴進行了高精度的偏振測量。這是目前為止國際上最大的高精度伽馬暴偏振測量樣本，發(fā)現(xiàn)伽馬暴在爆發(fā)期間的平均偏振度較低，約為10%，并且發(fā)現(xiàn)伽馬暴在單個脈沖內(nèi)偏振角的演化現(xiàn)象。這些新的觀測結(jié)果表明，產(chǎn)生伽馬射線的極端相對論噴流內(nèi)部的演化可能導致了偏振角的快速變化，使得觀測到的伽馬射線暴的平均偏振度較低。
 

　　伽馬射線暴(簡稱伽馬暴)是來自宇宙空間的伽馬射線短時間突然增強的現(xiàn)象。它爆發(fā)時的亮度極高，比宇宙中其他天體的伽馬射線亮度總和還要大，是自宇宙大爆炸以來人類所能探測到的宇宙中最強烈的爆發(fā)現(xiàn)象。從伽馬暴現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)至今已長達半個世紀，但對其爆發(fā)本質(zhì)的研究目前還沒有一個定論。對于伽馬暴的爆發(fā)機制，科學家提出了多種理論模型。不同理論模型對于伽馬暴爆發(fā)期間產(chǎn)生的伽馬射線的偏振狀態(tài)的預測不同。因此，采用測量偏振的方法，可以對伽馬暴的爆發(fā)機制進行研究，并且理解產(chǎn)生伽馬射線的極端相對論噴流(宇宙中速度最快的宏觀物體、速度極為接近真空中的光速)的結(jié)構(gòu)以及其磁場的構(gòu)型。在POLAR實驗項目之前已經(jīng)有過其他衛(wèi)星嘗試測量伽馬暴偏振，但大部分都因為探測儀器自身的系統(tǒng)誤差大而無法給出可靠的偏振測量結(jié)果，而少數(shù)系統(tǒng)誤差較小的實驗的靈敏度又比較差，也沒有給出具有統(tǒng)計意義的高精度伽馬暴偏振測量結(jié)果。
 

　　POLAR實驗項目是世界上首臺大面積、大視場、高精度的伽馬暴偏振探測儀，由中科院高能所、瑞士日內(nèi)瓦大學、瑞士保羅謝爾研究所以及波蘭國家核研究中心等單位歷經(jīng)十年合作研制完成。高能所為POLAR實驗項目的有效載荷總體研制單位。在載人航天工程總體和空間科學與應用總體部的領(lǐng)導下，在中科院高能所的大力支持下，高能所粒子天體物理中心POLAR項目組攜手歐洲科學家經(jīng)過一系列攻關(guān)，突破了對伽馬暴偏振高靈敏度、低系統(tǒng)誤差測量等一系列關(guān)鍵的空間高能輻射探測技術(shù)，實現(xiàn)了對伽馬射線暴偏振的高精度探測。
 

　　接下來，高能所POLAR項目組還將繼續(xù)開展POLAR的在軌數(shù)據(jù)分析工作，希望獲得更多的科學研究成果。同時，根據(jù)POLAR的科學發(fā)現(xiàn)也提出了新的重要科學問題。瑞士、德國以及波蘭等國家的科學家攜手中方科學家(中科院高能所為中方牽頭單位)一起組成了擴大的POLAR合作團隊，共同申請在中國空間站開展后續(xù)科學實驗項目伽馬暴偏振探測儀二號(簡稱POLAR-2)，科學能力將有大幅度提高，有望解決根據(jù)POLAR的科學發(fā)現(xiàn)所提出的新的科學問題，期待最終揭開伽馬暴瞬時輻射物理機制的神秘面紗。
 

　　(原文標題：天宮二號伽馬暴偏振探測儀實現(xiàn)伽馬暴偏振高精度測量)