Fünf Jahre nach dem Start von Insight-HXMT enthüllen harte Röntgenstrahlen Geheimnisse des Universums

Im Juni dieses Jahres feierte der Satellit Insight seinen fünften Jahrestag im Orbit. Die Lebensdauer beträgt konstruktionsbedingt nur 4 Jahre. Da der Satellit jedoch normal funktioniert und noch immer eine gute Leistung erbringt, haben Wissenschaftler eine Konferenz zur Verlängerung seiner Lebensdauer abgehalten und beschlossen, ihn noch zwei weitere Jahre in Betrieb zu lassen. Derzeit reicht der Bordtreibstoff der Satellitenplattform für mehrere Orbitalverbesserungen aus und der Satellit wird voraussichtlich mehrere Jahre lang stabil funktionieren.

Der vollständige Name des Satelliten „Hitomi“ lautet „Hard X-ray Modulation Telescope Satellite“ und es handelt sich um den ersten Röntgen-Astronomiesatelliten meines Landes. Es operiert in einer erdnahen Kreisbahn von 550 Kilometern und wird hauptsächlich zur Beobachtung und Untersuchung von Schwarzen Löchern, Neutronensternen, Gammastrahlenausbrüchen usw. verwendet. Es ist auch ein hart erkämpftes Weltraumteleskop. Vom Projektvorschlag im Jahr 1993 bis zur Gründung des Satellitenprojekts und anschließend bis zum Start des Satelliten vergingen 24 Jahre. Es verkörpert die Weisheit und harte Arbeit mehrerer Generationen von Wissenschaftlern unseres Landes.

Der Satellit Insight erreicht seine wissenschaftlichen Ziele hauptsächlich durch die Beobachtung der von Himmelskörpern im Universum ausgestrahlten Röntgenstrahlung. Röntgenstrahlen sind im Wesentlichen elektromagnetische Wellen wie sichtbares Licht, mit der Ausnahme, dass ihre Wellenlänge kürzer ist. Wenn man ein gewöhnliches optisches Teleskop auf eine Röntgenquelle richtet, ist es unmöglich, ein Bild der Röntgenstrahlen zu erhalten. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler viele Lösungen gefunden, beispielsweise Streifspiegel erfunden, deren Herstellung jedoch sehr schwierig ist.

Chinesische Wissenschaftler haben einen anderen Ansatz für Algorithmen gewählt und eine Methode zur direkten Demodulationsbildgebung vorgeschlagen. Mit der Einführung dieser Methode entstand das Hartröntgenmodulationsteleskop. Anfang der 1990er Jahre entdeckten der Akademiker Li Tibei und der Forscher Wu Mei vom Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durch kontinuierliche Forschung einen neuen Algorithmus. Selbst wenn keine Fokussierung erreicht werden kann, kann das demodulierte Signal dennoch effektiv in ein Bild umgewandelt werden. Diese Methode wird als Direktdemodulationstechnologie bezeichnet und hat eine zufriedenstellende Genauigkeit erreicht. Der Akademiker Li Tibei kombinierte die Scan-Erkennungstechnologie mit dieser Bildverarbeitungstechnologie und schlug das Konzept eines Hartröntgen-Modulationsteleskops vor. Er hoffte, dass diese einfache und ausgereifte Methode die technischen Mängel im Inland ausgleichen, bildgebende Beobachtungen von Hartröntgenquellen durchführen und eine „Himmelskarte“ erstellen könne.

Das Hard X-ray Modulation Telescope hat nur seinen ursprünglichen Namen behalten, ist aber tatsächlich nicht mehr auf das Energieband harter Röntgenstrahlen beschränkt. Dazu gehören Hochenergie-Röntgenteleskope, Mittelenergie-Röntgenteleskope und Niedrigenergie-Röntgenteleskope. Zum ersten Mal wurde eine Abdeckung des Energiebereichs von 1 bis 250 Kiloelektronenvolt erreicht, was die Beobachtung und Untersuchung des Strahlungsmechanismus von Röntgenkörpern aus verschiedenen Energiebändern erleichtert. Der Chefwissenschaftler des Satelliten, Zhang Shuangnan, fügte auf kreative Weise die Aufgabe der Beobachtung von Gammastrahlenausbrüchen hinzu und erweiterte so den Energieabdeckungsbereich des Satelliten von der ursprünglichen Basis auf 3 TeV um das Zehnfache.

Der Satellit Insight befindet sich seit fünf Jahren im Orbit und bietet einzigartige Vorteile, wobei er umfangreiche wissenschaftliche Daten sammelt und eine Reihe wichtiger wissenschaftlicher Ergebnisse hervorbringt. So bestätigte beispielsweise der Satellit Insight-HXMT, dass schnelle Radioblitze von Magnetarexplosionen herrühren, löste das Rätsel um den Ursprung schneller Radioblitze und maß direkt und zuverlässig das bis dato stärkste Magnetfeld im Universum. Der Satellit Insight-HXMT entdeckte den relativistischen Jet, der dem Schwarzen Loch am nächsten ist, und entdeckte den Plasmafluss (Korona) in Doppelsternen Schwarzer Löcher, der dem starken Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs entkam und sich mit hoher Geschwindigkeit nach außen bewegte. Zudem beobachtete er zum ersten Mal die Geschwindigkeitsentwicklung der Korona in Doppelsternen Schwarzer Löcher.

Der Satellit Insight-HXMT führte Navigationsexperimente mit Röntgenpulsaren durch, überwachte das weltweit erste Gravitationswellenereignis, das durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne verursacht wurde, erfasste den hochenergetischen Strahlungsprozess des größten Flares im 24. Sonnenaktivitätszyklus vollständig und beobachtete zum ersten Mal deutlich eine Panoramaansicht des Explosionsprozesses eines Doppelsterns aus schwarzen Löchern. Es hat wichtige Beiträge in den Bereichen Gravitationswellen, Gammastrahlenausbrüche, schnelle Radioblitze, Schwarze Löcher und Neutronensterne geleistet.