窥探宁静面纱下的风暴


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多面的太阳
太阳 , 有很多面 , 人类肉眼所能看到的仅仅只是它可见光下的一面(切勿用肉眼直接观察太阳哟!) 。但除了可见光 , 太阳还会不断地向外辐射出其他形式的光:从波长最长的射电波到波长最短的伽马射线等 。

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电磁波谱 。
17世纪 , 当望远镜刚被发明时 , 它也跟我们的肉眼一样 , 只能收集可见光 。现如今 , 随着技术的飞速发展 , 可对不同波段的光进行探测的望远镜不断出现 , 使天文学家有了谱写完整太阳故事的机会 。
今天 , 我们将把焦点放在太阳辐射出的X射线 。

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X射线的能量在大约0.1keV到数百keV之间的范围 , 它也分为硬X射线和软X射线 。软X射线的峰值流量也被作为标准用于衡量太阳耀斑爆发的级别 , 硬X射线则是我们今天所要关注的 。

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X射线天文学
19世纪末 , 当伦琴(Wilhelm Roentgen)意外发现X射线时 , 他肯定没有预料到 , X射线在100年后对我们的生活将会有多么巨大的影响?在医学、机场安检、环境监测、材料加工、半导体和微芯片制造等领域 , 我们都能看到X射线的广泛应用 。
令人惊奇的是 , X射线不仅改变了我们的生活 , 也赋予了我们一扇观测宇宙的全新窗口 。在宇宙中 , 那些高温和有着大量高能粒子的区域 , 比如黑洞周围、超新星遗迹、太阳耀斑 , 会释放出大量的X射线 。然而 , 与可见光不同的是 , 大部分外太空来的X射线无法直接穿透大气抵达地面 , 它们会被大气层阻挡 。这就使得用X射线观测宇宙变得异常困难 。
直到1957年 , 史普尼克1号成功发射 , 成为第一颗进入太空的人造卫星 。这标志着太空时代正式开启 , 也为X射线天文学拉开了序幕 。像钱德拉X射线天文台(Chandra)、XMM牛顿望远镜(XMM-Newton)、核分光望远镜阵(NuSTAR)等都是非常著名的X射线空间任务 。

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由于地球大气层对X射线的吸收作用 , X射线探测无法在地面进行 , 必须通过高空气球、探空火箭或者卫星在空间进行观测 。图中在X射线波段下的卫星为ASO-S 。
为了对太阳进行X射线探测 , 迄今为止 , 国际上也已发射了许多太阳探测卫星 , 比如太阳极大使者(SMM)、火鸟号(HINOTORI)、阳光号(Yohkoh)、太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)等 。
我们今天所要探讨的主角 , 是正在研制中的“先进天基太阳天文台(ASO-S)”的载荷之一——“硬X射线成像仪(HXI)” , 其主要科学目标是在约30keV-200keV能量段对太阳耀斑的高能辐射进行能谱和成像观测 。

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