制裁到天上:德国关掉了俄德合研太空天文台?会产生什么影响?

据悉,随着俄乌事件的发酵,德国单方面禁用了俄德Spektr-RG(光谱-RG)轨道观测站上属于德国的射线望远镜eROSITA。那么,德国此举可能产生哪些威胁呢?光谱-RG的研究对象又是什么呢?

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Spektr-RG(光谱-RG)太空天文台由俄罗斯非政府组织拉沃奇金科学生产联合公司研发而成,该天文台搭载了两台x射线望远镜,一台为俄罗斯的ART-XC,另一台是德国的eROSITA,eROSITA和ART-XC会协同工作,绘制宇宙中能量范围为0.2到3万电子伏特的X射线细节图。科学家将利用“光谱-RG”太空望远镜在6个月的时间里完成一次全域扫描,然后再重复进行以改进细节。

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但随着俄乌矛盾的加剧,目前德国的eROSITA已暂停观测进入安全模式,随时可以按照地球上的指令继续观测,而eROSITA的观测数据将由德国天文学家与俄罗斯人合作处理发布。

美国Naked科学所言,德国停止观察后,率先受到打击的将会是德国自己的科学事业,因为每副望远镜都有自己的x光范围:虽然重叠,却并不一致,这两台望远镜的调查是相辅相成的,而不是相互替代的,故而德国射线望远镜的关闭并不会妨碍俄罗斯继续工作,不管是谁初步发现,所公布的数据都是人类共同的财产。

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光谱在观察什么?

ART-XC和eROSITA所观察到的重要对象:其中最重要的是星系聚集。在星系团之间充满了高温(千万度)气体,这些气体十分稀疏,从工程师的角度来看,这是真空。而这些气体又是相当重的物质:在总质量上,团内气体的质量比星系团中的所有恒星和星际气体之和还要高出一个数量级。就是这种热物质发出了明亮的x射线。

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其次是在星系的中心存在的超大质量黑洞。黑洞本身并不发射任何东西,但是其附近的恒星或其他物体有时坠入并集中于黑洞周围的圆盘中,恒星与其他物体之间的摩擦使得黑洞周围的圆盘膨胀到数亿度,就变成了一个明亮的x光源。

超大质量黑洞变成产生x射线的“灯具”,这一过程与黑洞、中子星,甚至白矮星都有关,这需要他们与一颗恒星紧密相邻,将从这颗恒星中放出物质。这类捕食者(超大质量黑洞)对受害者(恒星)的关系也是频谱观测的目的之一。

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另一类观测对象是质量较大的行星。因为这种行星比太阳的质量还要大数十倍甚至数百倍,所以它们的x射线辐射尽管在很远的地方也很明显,可以被明显的观测到。

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频谱观测有什么特别之处

普通天体望远镜的工作是观察各个有趣的物体,通常要花几十年的时间才能完成对整个天空的回顾。反过来说,我们也可以将目标定为在合理的时间内对整个天空进行审查,并根据主要任务以望远镜所能承担的最佳原则来确定它的灵敏度和允许度,官方使用了灵敏度高(能够看到更多暗淡来源)和分辨率高(能够辨别更多细节)的望远镜,这种望远镜的显微镜视野非常窄,通常会长时间的看一个点,这种方法可以帮助我们仔细研究天空中的小区域。

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近几十年来,x射线天文学向显微镜明显倾斜,这种状况早就应该作出改变,2019年发射的“RG”号天文台正好为天文学家提供了这一机会。

ART-XC和eROSITA都扫描整个天空,其对天体领域的回顾大约需要半年时间,然后eROSITA首先开始。每台望远镜计划对天球进行八次测绘,卡片可以互相叠加。首先,这将有助于发现x射线不同性质的爆炸和闪光,观察暗能量是否随时间发生了变化。其次,两台望远镜的数据合并有助于区分x射线的弱源

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德国eROSITA与俄罗斯ART-XC有何不同

最重要的一点就是eROSITA能够接受能量较低(0.5–11千电子伏)的x光量子,它能够在少的范围内,发射更多的天体。ART-XC第一年的观测目录中包括870个点源(其中114个是新的x射线)和50个远地点。在同一观测期内,eROSITA绘制的地图中一百万以上的设施大约是x射线天文学60年历史的两倍之多。在ART-XC和eROSITA波段重叠的地区,俄罗斯的望远镜感觉更好。此外,eROSITA的分辨率更高(eROSITA为18角秒,ART-XC为45角秒),视野更宽(eROSITA 0.81平方度对ART-XC 0.3平方度)。

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如果eROSITA望远镜在未来几周或几个月内被政府重新启用,频谱-WG就不会产生,只需要稍微移动一下观察程序就好,尽管浪费了轨道飞行器的时间,而我们应该也认识到,大气层天文观测的成本非常之高,我们必须重视每一秒钟的观测。

除了固定设施外,eROSITA与ART-XC还观察到了各种各样的耀斑。例如,望远镜记录了长伽马射线的爆发(更确切地说是爆发处的x射线发光),这被认为是一种超稀有类型。这些爆炸要比通常超新星爆发产生的威力大得多。而且,它们的能量被导向一个狭窄的锥形。当这个锥体转向观察者时,我们能看到长伽马射线暴以及伴随其产生的所有现象。

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另一个有趣的情况是超大质量黑洞摧毁恒星。任何一个勤奋的七年级学生都要知道,重力取决于距离,如果光线太靠近重量级黑洞,就会出现这种情况。因此,离黑洞最近的半球恒星对它的吸引力比相反的强。在超大质量黑洞附近,这种效应非常强烈,在黑洞与恒星靠近的过程中,恒星将会被强大的潮汐力彻底撕裂,球形的恒星会被拉成细长的物质流,然后落入黑洞之中,这被称为恒星的潮汐破坏

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潮汐破坏是极其罕见的事件,目前只观察到了几十次。如果在望远镜关闭的这段时间发生了潮汐破坏而未被观测到,真的很可惜。所以希望德国政府能够尽快打开望远镜,重新观测。

作者:kanna 校稿编辑:小宛

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