【原】乘风破浪的望远镜，飞到150万公里外，带你看X射线眼中的宇宙

我们曾多次被头顶浩瀚的星空所震撼，感慨于它的美丽壮观。可是，我们的双眼只能看见宇宙的一面。借助现代的射电望远镜，宇宙向我们展示了更加宏伟壮阔的一面……

（图片说明：不同波段电磁波看到的创生之柱，左图为可见光，右侧为X射线）

人类的“短浅”目光

几亿年前，动物的祖先演化出了一种神奇的器官——眼睛。通过眼睛，动物可以接收来自周围环境的光线。可是，我们的眼睛并不完美，它有着很大的缺陷，那就是只能看到电磁波中非常狭窄的一段——可见光。

这是因为，对可见光的感受就足以让动物在自然界生存了。那些远古生物也想不到，未来会有一种叫做人类的生物，居然想要去研究宇宙，看看不一样的星空。

（图片说明：钱德拉X射线望远镜升空20周年发布的经典图片）

我们知道，宇宙中的天体不仅仅会释放出可见光，还会发出红外线、紫外线、X射线等许多波段的电磁波。我们的眼睛虽然看不到它们，但是借助现代的射电望远镜，已经可以很好地捕捉这些电磁波了。而且，由于不同天体在可见光和X射线波段发射的光有所不同，而两种波段的电磁波又有着不同的性质，所以它们所展现出来的，是完全不同的两种宇宙面貌。

那么，如果你有一双X射线的眼睛，将会看到怎样的夜空呢？

观测宇宙的“第三只眼”

为了看到X射线眼中的世界，科学家发射了许多X射线望远镜，比如NASA的钱德拉太空望远镜、欧空局的XMM-牛顿天文台等等。由于地球大气层对X射线的屏蔽作用，这些X射线望远镜都必须发射到太空才能进行观测。

（图片说明：光谱-RG(Spektr-RG)天文物理空间观测站）

显然，科学家不会满足于此。2019年，俄罗斯也发射了他们的光谱-RG(Spektr-RG)天文物理空间观测站。和以前的设备不同，它的主要目的不只是观测一些单独的天体，而是巡视全天，在X射线波段对宇宙进行最深入的全面观测。

2019年7月13日，光谱-RG天文物理空间观测站在哈萨克斯坦的拜科努尔基地发射升空。和明年将要升空的詹姆斯韦伯太空望远镜一样，光谱-RG天文物理空间观测站也被安置在150万公里以外的日地拉格朗日L2点上，严格保持着和地球同步的运行。

（图片说明：拉格朗日点示意图，航天器在这些点上可以严格遵从于地球同步绕太阳公转）

光谱-RG天文物理空间观测站承载了两台设备，其一是俄罗斯的ART-XC望远镜，另一个是德国的eROSITA，后者是这次观测的主力。该望远镜由7个相同的Wolter型镜面模块和54个嵌套式镀金镜面组成，可以高效收集高能X射线光子，并将其引导到eROSITA 的X射线敏感相机上。

（图片说明：eROSITA望远镜）

（图片说明：七面镜片背后的X射线检测设备）

最近一年的时间里，eROSITA一共收集了182天的数据，每次曝光时间在150-200秒之间，获得了165Gb的宝贵资料。负责该项目的科学家每天都要连接卫星，下载新的数据以便整合和处理。据了解，光谱-RG天文物理空间观测站将要在太空中服役7年的时间，一共完成对全天共计8次的观测，最终绘制出一幅史无前例的高分辨率X射线全天图。

最完整的X射线全天图

此前，世界上唯一一张X射线全天图来自于德国的ROSAT卫星。不过那已经是上个世纪90年代的事了，而且当时的观测精度也非常有限。如今的eROSITAX射线望远镜已经完成了巨大的突破，不仅观测深度达到了ROSAT的4倍，灵敏度也提高了近25倍。

（图片说明：ROSAT和光谱-RG天文物理空间观测站拍摄的X射线全天图对比）

2019年7月发射至今，该观测站已经几乎整整升空一年的时间，也终于在前不久完成了第一次全天勘测。经历了第一次全天勘测，科学家们绘制了一张包含100多万个明亮X射线天体的地图，这比之前60年时间里所有这种天体的总数还多了一倍。

马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）eROSITA首席研究员天体物理学家Peter Predehl兴奋地介绍说：“这幅全天图彻底改变了我们对高能宇宙的观测方式，我们看到了如此丰富的细节——壮丽的图像令人叹为观止。”

（图片说明：MPE发布的X射线全天图）

对于这张图，天文学家们已经期待很久了。MPE的天体物理学家Mara Salvato喜悦之情溢于言表：“我们全都急切地盼望着eROSITA第一张全天图的出炉，天空中很大范围的区域内都被长波段所覆盖，如今我们终于有了能够匹配的X射线数据，我们需要其他相关的研究来识别这些X射线源，并且了解它们的特点。”

X射线眼中的宇宙

那么，这张图中究竟向我们传达了哪些信息呢？

（图片说明：eROSITA拍摄的船底座超新星遗迹）

• 科学家指出：本地图中有77%的X射线源都是宇宙中的超大质量黑洞，其中一部分的规模甚至更大，发展成了活跃星系核。周围物质在被黑洞的强大引力吞噬下落过程中，由于能量升高，导致释放出X射线，最终被我们检测到。

• 还有20%左右的比例，来自于银河系内部。它们基本上都来自于一些非常狂暴的恒星，拥有着温度极高、磁场极强的日冕层。

（图片说明：夏普利超星系团中的X射线源）

• 另外，有2%的X射线源是一些星系团，它们之间的星际尘埃和气体在相互作用的强大引力作用下，发出了X射线。

• 最后的1%，则是由各种各样罕见的天体或宇宙现象产生的，如X射线双星、超新星遗迹或者恒星被黑洞撕裂等情况下产生的明亮光线。

总结

MPE的天体物理学家Kirpal Nandra表示：“eROSITA在短短6个月的时间里就对100万个光源进行了观测，彻底改变了X射线天文学，但这只是对未来观测的一次抛砖引玉。”

（图片说明：MPE的天文学家捕捉到的瞬时X射线爆发）

就像我们说的，eROSITA将会在7年的时间里完成8次全天巡视，接下来的5年半时间里，它还将进行余下的7次观测。他们预计将对300个活跃星系核、10万个星系团以及银河系内70万颗恒星进行观测，并将这些观测结果整合起来，绘制成一幅史无前例的高分辨率全天图。

Nandra还说，eROSITA未来甚至有望拍摄到宇宙第一批巨型结构和超大质量黑洞形成的时期，向我们展示宇宙诞生的历程。届时，我们对宇宙诞生理论也将有更加完整的认识，年轻的宇宙将会揭开神秘的面纱，让我们一睹真容。