国家天文台：科学家首次实现大视场龙虾眼X射线成像观测

据中国科学院国家天文台消息，中国科学院新型空间技术实验卫星SATech-01首颗正式发表的成果近日在网上发表。利用Leia的在轨测试首光，卫星上搭载的EP-WXT探路者“龙虾眼天文成像仪”，科学家成功获得了多个天体的真实大视场X射线测量图像和能谱。

国家天文台称，这是世界上首次获得大视场X射线聚焦成像观测结果并公开发布。这一成果标志着我国率先掌握了X射线龙虾眼聚焦成像技术，并成功实现了在轨实验验证。结果第一批发表在国际著名期刊《天体物理快报》上，题目是“首次用龙虾眼聚焦望远镜进行大视场X射线观测”。

2022年7月27日，中国科学院新的空间技术试验卫星和莱娅龙虾眼望远镜由李健一号火箭在酒泉成功发射。

传统X射线聚焦望远镜的观测视场很小，一般在1度以下。40多年前，国际上就提出了微孔龙虾眼成像的概念，可以实现大视场的X射线聚焦成像。虽然光子接收面积比传统望远镜小很多，但龙虾眼望远镜具有观测视场大的优势，可以同时监测大天空区域的天体活动。是X射线时域天文学追求的下一代设备。但由于开发难度大，这个目标很长一段时间都没有实现。近二十年来，国际上几个著名的空间科学机构和实验室一直在开发微孔龙虾眼技术。中国科学院国家天文台的张晨和凌志兴领导的团队从2011年开始开发这项技术。他们通过自主创新，掌握了这项技术的原理和应用，拥有完全自主的知识产权。在国家自然科学基金和中科院天文联合基金的支持下，国家天文台与北方夜视集团有限公司合作，突破关键技术，研制出具有国际领先指标的微孔龙虾眼装置。在中科院空间科学先导专项支持下，国家天文台成功研制出龙虾眼聚焦镜，完整的宽视场X射线望远镜由中科院上海理工大学集成，作为中科院爱因斯坦探测卫星WXT有效载荷的实验舱。该设备的关键部件，包括龙虾眼聚焦镜和由大阵列CMOS传感器组成的焦平面探测器，均由我国自主研发。这也是中国科学家首次将创新的CMOS应用于空间X射线天文探测。

今年7月27日，实验舱随中科院微小卫星创新研究所研制的新型空间技术试验卫星(SATech-01)发射升空。作为EP卫星WXT的探路者，Leia的观测视场可达340平方度(18.6度x18.6度)，是世界上第一台宽视场X射线聚焦成像望远镜。它的视场比国际传统聚焦望远镜至少大100倍。

IT之家了解到，国家天文台EP卫星科学中心利用Leia的在轨开机测试观测，首次获得了多幅大视场X射线测量图像和天体能谱。结果表明，单次观测可以同时探测多个方向的X射线源，包括黑洞和中子星。同时，可以从数据中获得这些天体的X射线辐射强度随时间变化的信息和天体的X射线能谱。观测结果与模拟结果高度一致。

图2:莱娅的X射线图像和地面模拟图像(右)是从银河系中央天空区域的单次观测中获得的。左右图像的观察持续时间为798s，能量范围为0.5-4 keV，视场为18.6度x18.6度。(左图中标有4U 1826-24的来源是一个捕获的明亮中子星X射线双星)

在轨测试完成后，莱娅开展了三个多月的在轨定标实验和部分科学观测，并已开始取得初步科学成果。比如莱娅发现了一颗恒星的超级X射线闪耀，引导NASA的SWIFT和NICER太空望远镜跟踪观测；探测到迄今为止最亮的伽马射线爆发的余辉辐射；完成了1/2全天X射线天空图的测绘。未来，莱娅将进行常规科学观测。预计每半年将获得完整的全天X射线天空图，发现新的X射线临时天体和爆炸天体，并开展引力波X射线对应体的搜寻工作。