X射线成像偏振探测器任务推进太空探索的边界

　　长期以来，人类一直对隐藏在广袤无垠的外层空间中的秘密感到着迷。17世纪光学望远镜的发明使人类能够看到星星在夜空中仅以闪烁的点的形式出现。由于接下来四个世纪的科学创新，人类现在可以向太空发射望远镜，以更好地观察天体，甚至在可见光谱以外的波长研究它们。美国宇航局（NASA）于2021年12月9日发射的X射线成像偏振探测器（IXPE）就是这样一个进入宇宙的探险。
　　IXPE是一个与意大利航天局（ASI）合作开发的天基观测站。它包含三个相同的望远镜，每个望远镜的焦点处都有一个对光偏振敏感的X射线成像探测器。有了这些装备，IXPE可以探索我们宇宙中一些最明亮的宇宙X射线源，如脉冲星、黑洞和中子星。在为期两年的基线任务中，IXPE将在第一年开始研究几十个X射线源，随后将在第二年对所选目标进行更详细的观测。
　　这个多国项目构想于2017年，在2021年成为现实，因为有几个空间机构参与其中，共同实现任务的不同方面。最近发表在《天文望远镜仪器和系统杂志》（JATIS）上的一篇文章，详细描述了IXPE的光学和探测器以及任务的科学目标。
　　IXPE由可重复使用的猎鹰9号火箭从肯尼迪航天中心发射到高度为600公里的轨道上。选择这个轨道是为了减少带电粒子背景，最大限度地延长探测器的寿命，并允许更容易地定期下载数据到主要和备用地面站（分别为肯尼亚和新加坡）。观测站使用一个由12个太阳传感器组成的阵列、一个三轴磁力计和两个星体跟踪器来维持其在空间的路线。
　　IXPE观测站中的每个望远镜都包括一个反射镜模块组件（MMA）。MMA将X射线聚焦到对偏振敏感的探测器单元（DU）。DU反过来通过提供时间信息和偏振敏感度数据来帮助确定能量和位置。DU收集的信息被转发到探测器服务单元（DSU），该单元处理数据并将其传输到地面。在发射后，一个轻巧的、可盘绕的吊杆被展开，以确保正确的焦距，并将MMAs与DUs对齐。此外，机上还有一个尖端倾斜旋转机制，它也可以用来对准镜子和探测器。
　　在对准和校准的初始阶段之后，IXPE开始执行其基线任务，提供各种来源的高质量偏振数据。第一批成像数据已于2月报告。IXPE团队预计，最引人注目的早期图像将可能来自壳型超新星的残余物（一种超新星，其大部分辐射来自受激物质的壳层）。他们相信IXPE也将能够对活跃的星系、银河系的星系中心和blazars（一种发射强大的电离物质和辐射喷流的星系）进行成像。这将提供一个机会，通过探索新的特别感兴趣的源类型来获得物理洞察力，从而进一步推动观测的发展。
　　天体物理学界一直在期待这种能力IXPE通过提供比以前的空间X射线偏振仪高几个数量级的灵敏度，为X射线天空打开了一扇新的窗口，JATIS的副编辑MeganEckart说。
　　作为科学和工程的一个奇迹，IXPE将为许多天文来源提供关于X射线偏振的第一手资料。凭借其最先进的望远镜和探测器，IXPE有可能扩大我们对宇宙知识的视野。