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2012 年 4 月 10 日

X 光太空天文台攝影特展 (10):20 世紀 90 年代的 X 光觀測史

文字提供 : 陳輝樺

說明 : 由於 地球大氣層 對於 X 光有著阻擋的效應, 因此想要探研 X 光天文學只能在高空或者大氣層以外, 才能進行觀測天體的 X 光輻射,所以在天文衛星升空後的 20 世紀 70 年代開始,裝載著 X 光偵測儀器的衛星成為 X 光天文學的最主要工具。 X 光天文學歷經 20 多年的蓬勃進展,於 20 世紀 90 年代正要大放光彩。 義大利和荷蘭共同研製的 BeppoSAX 號 衛星發現了 伽瑪射線爆 (gamma-ray burst) 的 X 光餘輝。德國、美國、英國聯合研製的倫琴衛星(Röntgen Satellit,ROSAT)在 軟 X 光波段 進行了首次巡天觀測,在 9 年時間裡新發現了 7 萬多個 X 光源,使 X 光源的總數達到了 12 萬個。1993 年日本發射的 ASCA 衛星則首先將 CCD 設備用於 X 光成像。1999 年具非常高的空間解析度(0.5 角秒)和光譜解析度的美國錢德拉 X 光天文台 (CXO) 和歐洲具極高光譜解析度的 XMM-牛頓衛星 (XMM-Newton) 先後升空,它們是 21 世紀初 X 光天文觀測的主要設備且獲得大批重要的研究成果。我們依歷史的軌跡來略述這個年代的 X 光觀測史與成就:

         1990 年 6 月 1 日,由德國、英國與美國太空總署 (NASA) 聯合研製的倫琴衛星(Röntgen Satellit,ROSAT)順利升空。此探測器是一顆 X 光天文衛星,為紀念發現 X 光 的德國物理學家倫琴而命名。衛星上有兩台成像望遠鏡,工作波段分別為 0.1-2.4 keV 的軟 X 光和 0.06-0.2 keV 的 極紫外光 。1990 年 6 月 29 日,倫琴衛星(ROSAT)首度偵測 月球表面 的 X 光。

         1990 年 10 月 6 日,美國太空總署 (NASA) 和歐洲太空總署 (ESA,European Space Agency)聯合研製的尤利西斯號(Ulysses,上圖所示天體藝術家筆下的圖像)探測器順利由發現號太空梭 (Space Shuttle Discovery)執行 STS-41 任務運送升空。此探測器裝載有 X 光和伽瑪射線爆觀測裝置,目的是研究 太陽 的性質,加深對太陽風 (Solar wind)、太陽極區和行星際磁場等方面的瞭解。

         1990 年 12 月 2 日,美國太空總署 (NASA) Astro 1 探測器順利由太空梭哥倫比亞號 (Space Shuttle Columbia) 執行 STS-35 任務運送升空。此探測器裝載有 3 台 紫外光 (UV)望遠鏡和一台多頻率的 X 光望遠鏡 (Broad Band X-ray Telescope,BBXRT)。

         1991 年 3 月 30 日,倫琴衛星首度偵測到典型超新星爆發 (classical nova) 武仙座 (Hercules) 1991 超新星的 X 光爆發。

         1993 年 2 月 20 日,日本成功發射第 4 顆 X 光天文衛星 ASCA (Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics,Astro-D)。

         1993 年 3 月 28 日,首度發現 M 81 (NGC 3031) 螺旋星系裡的 1993J 超新星爆發。於 4 月 3 日首先倫琴衛星(ROSAT)觀測確認,4 月 18 日偵測到爆發次高峰。

         1993 年 4 月 25 日,美國太空總署 (NASA) 軟 X 光陣列望遠鏡成像系統 (Array of Low Energy X-ray Imaging Sensors,ALEXIS) 微小衛星順利升空成功進入運行軌道。它裝備針對 0.066 KeV、0.071 KeV 和 0.095 KeV 等波段的 6 個入射極軟 X 光和極紫外光偵測儀器。

         1994 年 7 月 16 日,首度由德國、英國與美國太空總署 (NASA) 聯合研製的倫琴衛星(ROSAT)偵測到 修梅克•李維九號彗星 Shoemaker-Levy 9,SL9,D/1993 F2)碎塊陸續墬入 木星大氣層所發出的 X 光。

         1995 年 12 月 30 日,美國航空暨太空總署 (NASA) 羅西 X 光計時探測器 (Rossi X-ray Timing Explorer,RXTE) 順利成功升空,用於探測 X 光源的快速光變。

         1996 年 1 月 18 日,首度發表確認由德國、英國與美國太空總署 (NASA) 聯合研製的倫琴衛星(ROSAT)偵測到位 於 南冕座 (Corona Austrina) 內的單一 中子星  RX J1856.5-3754 是個 X 光源。

         1996 年 3 月 26 日,德國、英國與美國太空總署 (NASA) 聯合研製的倫琴衛星(ROSAT)首度發現 百武彗星 Hyakutake comet,C/1996 B2) 所發出的 X 光和極紫外光 (EUV)。

         1996 年 4 月 30 日,義大利和荷蘭合作研製的 X 光天文學人造衛星 BeppoSAX 號衛星 順利升空。1997 年 2 月 28 日,BeppoSAX 號衛星首度偵測到位於 獵戶座 (Orion)內的 伽瑪射線爆 (gamma-ray burst) GRB 970228 所輻射出的 可見光 餘暉和伽瑪射線爆。

         1999 年 2 月 23 日,美國空軍 (USAF) 非常規的星球觀點實驗衛星 ─ 進階研究與全面觀測衛星 (Advanced Research and Global Observation Satellite,ARGOS) 順利升空。此衛星針對較明亮 X 光源進行計時和解析度等光度實驗。

         1999 年 3 月 28 日,裝載一具量子熱 X 光天文偵測裝備從美國新墨西哥州白沙(White Sands, New Mexico) 的 Black Brant VC 探空火箭 順利升空,這是首度針對 60 ~ 1000 eV 範圍 (12.4 ~ 200 ) 的 X 光漫射 (diffuse,擴散) 觀測。

         1999 年 4 月 28 日,裝載德國一具多頻 X 光全天域巡天小型衛星 (A Broad-band Imaging X-Ray All-Sky Survey,ABRIXAS) 從俄羅斯卡普斯京亞爾 (Kapustin Yar) 火箭發射站順利發射升空。這是針對 0.5 ~ 10 KeV 能量範圍的多頻 X 光搜尋偵測任務。

         1999 年 7 月 23 日,美國太空總署 (NASA)依據電磁波段著手進行太空天文觀測 4「大天文台 (Great Observatories)」計畫中的第三顆觀測衛星錢卓拉 X 光天文台(Chandra X-ray Observatory,CXO) 順利升空。這顆具極高的空間解析度和光譜解析度的太空天文台,被認為是 X 光天文學進入了光譜時代具有里程碑意義的太空望遠鏡。

         1999 年 12 月 10 日,歐洲太空總署 (ESA,European Space Agency)研發具有極高光譜分辨功能的 XMM-牛頓衛星(X-ray Multi-Mirror Newton,XMM-Newton) 順利升空。預計 10 年內完成 2000 項針對 0.1 ~ 15 KeV 能量範圍的觀測任務。

明日主題 : X 光太空天文台攝影特展 (11):21 世紀初的 X 光觀測史
天文史上的今天 : 1927 年 4 月 10 日,美國生物化學家、基因遺傳學家馬歇爾•沃倫•尼倫伯格 (Marshall Warren Nirenberg,1927.4.10. - 2010.1.15.) 出生。他因解出遺傳密碼而與羅伯特•W•霍利 (Dr Robert W. Holley,1922.1.28.-1993.2.11.)和哈爾•葛賓•科拉納 (Har Gobind Khorana,1922.1.9.-2011.11.9.) 共同榮獲得 1968 年諾貝爾生理學或醫學獎。  
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