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X射線中的整個天空地圖被捕獲,NICER讓空間站扭曲了?

通過觀察下圖,在各個明亮的區域,我們可以直接看到很多清晰的弧線,似乎都聚集在了這些地方。此時,你的腦海里是否有了一連串疑問,關於這個畫面到底展示的是什麼樣的重要信息。比如:這是空中的交通路線、還是信息在互聯網上的傳播,又或是磁場在太陽上的活躍區域循環?

X射線中的整個天空地圖

當然,這不會是一幅簡單的圖像,而是NASA的NICER(中子星內部構成探測器)鏡頭記錄下的X射線中的整個天空地圖,也是國際空間站的有效載荷。這份看似簡單的地圖,實際上卻包含了NICER科學運營過程中,前22個月所搜集到的數據。

在夜間NICER的動態移動過程中,科學家們通過X射線和偶爾的高能粒子撞擊,都會被每個弧線記錄下來,經過這些數據的累計結果,才得出了圖像中那些點的亮度,這也是NICER在這個方向,向上看的時間。NICER任務定位並跟蹤宇宙源,每93分鐘的時間,就會完成圍繞地球運行一次。

但是,當太陽落山、夜晚落在軌道之前,NICER團隊的科學家們都會讓探測器處於活動狀態,並將有效載荷實現從一個目標到另一個目標的轉移,而單個軌道上的轉移,最多則可以發生八次。可能會讓你始料未及的是,正是這些漫射的光芒,透過了X射線天空、甚至是遠離明亮的光源。

定期監測的重要X射線源

在這張整個天空的照片中,科學家使用了滑塊識別突出的來源,對於NICER 而言,「質量半徑」脈衝星是其經常觀察到的、最適合其核心任務的目標。而其它那些常規脈衝,則更加適合用於X射線定時和SEXTANT(導航技術)實驗的Station Explorer目標。或許,在不久以後,它們就可以形成和GPS系統類似的基礎,而後將被科學家們應用於太陽系的導航中。

NICER任務所定期檢測的重要X射線源的位置,是它最受歡迎的目的地,也是弧線彙集多之後形成的亮點。正是因為NICER總是遵循目標之間的相同路徑,所以才會形成了如此突出的弧形。這張圖像無需過多的處理,就可以發現Cygnus Loop(天鵝座),它是一顆超新星殘骸,超過了90光年(被認為長達5000-8000年之久)。

一側超過24000像素的全景圈

這是一張全解析度版本非常大的圖像,並且,在它的一側甚至超過了24,000像素,而TIFF的文件大小更是達到了1.65千兆位元組。這張難得的照片,是在亞利桑那州基特峰的WIYN 0.9米望遠鏡上用馬賽克相機的寬視野所獲得的。它顯示了微弱的細絲,它們是大型超新星殘骸的一部分。然後,它被科學家們稱為天鵝座環,天鵝座環便是巨型超新星遺迹。

到它的距離估計約為1500光年,由於其巨大的尺寸,它包含幾個單獨命名的對象。這其中包括:左側的NGC 6992和IC 1340,以及右側的NGC 6960和Pickering的三角形。在這個圖庫中,也可以找到這四個對象的獨立高質量圖像。

科學家們為了創建這個圖像,拍攝了九個單獨的圖像,並將它們拼接在一起。全解析度圖像的尺寸超過了六百萬像素。它所覆蓋的天空面積約為滿月的45倍。通過在氧[O III](藍色)、硫[S II](綠色),以及氫-α(橙色)過濾器中觀察產生圖像。在這張圖片中,North向上,East向左。

它和磁場在太陽上的活躍區域循環有所不同,日冕環的剖面圖是當太陽活動區域,正好旋轉到NASA太陽動力學觀測站的視野中時,然後經過了大約兩天的時間所給出來的,並且,還在太陽黑子和活動區域周圍,發現了冠狀環。與此同時,這些結構與連接太陽能表面上的磁性區域的閉合磁場線相關聯。許多冠狀環持續時間甚至達到了數天或數周,雖然大多數變化非常快。以下這張圖像,便正是在「極紫外光」下所拍攝的。

NASA的NICER讓空間站扭曲

NICER旋轉的一個因素是空間站的太陽能電池陣列的運動,每個太陽能電池陣列延伸112英尺(34米)。早在面板可以侵入NICER的視野之前,儀器便會將其56個X射線望遠鏡瞄準一個新的天體目標。研究了國際空間站上的脈衝星和其他X射線源,它每天觀察和追蹤許多來源,從最接近太陽的恆星,Proxima Centauri,到其他星系的X射線源。

而被科學家們喚作中子星的物體,同時也稱為脈衝星,它是大質量恆星爆炸時所留下的碎芯。並且,它們甚至還可能擁有比太陽更多的質量。NICER任務旨在通過獲得更多精確的尺寸測量,來發現脈衝星的更多神秘信息,因為,這將決定它們的內部構成。一種稱為X射線定時和導航技術的站點探測器(SEXTANT)的嵌入式技術演示,為將來的類GPS系統使用脈衝星作為信標,以幫助太空系統中的航天器導航鋪平了道路。

NICER的主要任務和數據應用

對NICER而言,它的主要任務是確定被稱為中子星的致死恆星的大小,精確度5%的脈衝星便是其中一種。作為NICER的常規目標之一,脈衝星,快速旋轉的中子星,「脈衝」強光似乎很適合這種「質量半徑」研究。科學家們最終將通過這些測量,解開那些曾令人難以置信的疑惑,比如:壓縮核心中存在的物質形式。

而NICER用於X射線定時和導航技術實驗的Station Explorer的一部分研究,則是通過其他經常訪問的脈衝星實現的。在這一系列的實驗中,NICER在太空中的速度和位置,都是使用脈衝星X射線脈衝時的精確來自主確定,從本質上來說,這就是一個銀河系的GPS系統。並且,當該技術越發成熟之後,這項技術能使航天器在整個太陽系、甚至更遠的地方實現自我導航。科學家們也正在通過自己的努力,逐步建立整個天空的新X射線圖像,與此同時,NICER的夜間掃描,很可能會發現曾未知的來源。

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