康普顿伽玛射线天文台

科技工作者之家 2020-11-17

康普顿伽玛射线天文台是美国宇航局于1991年发射的一颗伽玛射线天文卫星,是大型轨道天文台计划的第二颗卫星。它以在伽玛射线领域做出重要贡献的美国物理学家康普顿的名字命名,目的是观测天体的伽玛射线辐射。

简介康普顿伽玛射线天文台Compton Gamma Ray Observatory,缩写为CGRO)是美国宇航局于1991年发射的一颗伽玛射线天文卫星,是大型轨道天文台计划的第二颗卫星。它以在伽玛射线领域做出重要贡献的美国物理学家康普顿的名字命名,目的是观测天体的伽玛射线辐射。

康普顿伽玛射线天文台于1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天飞机搭载升空,运行在450公里高的近地轨道上,为的是避免范艾伦辐射带的影响。

康普顿伽玛射线天文台重约17吨,其中天文仪器重约7吨,在当时是用航天飞机发射的最重的民用航天器。卫星上搭载的主要观测仪器有:

爆发和瞬变源试验设备(BATSE),由8台同样的装置组成,分别安装在卫星的8个角上。观测能段为20-600 keV,目的是探测持续时间很短的伽玛射线暴。BATSE是由美国宇航局马歇尔空间飞行中心研制的。

定向闪烁光谱仪(OSSE),由4台探测器组成,分为两组,每一组都可以独立观测。能段范围为0.05-10 MeV,是由美国海军研究实验室制造的。

康普顿成像望远镜(COMPTEL),观测能段为1-30 MeV,由德国马克斯·普朗克研究所和美国新罕布什尔大学共同研制。它在工作期间观测了铝的1.809 MeV谱线,发现它们集中在银道面上,并且主要分布在银河系中心和旋臂附近,表明重元素的主要来自于大质量的恒星。

高能伽玛射线试验望远镜(EGRET),用于观测20 MeV-30 GeV的高能伽玛射线,并具有极高的时间分辨本领。该仪器由美国宇航局戈达德空间飞行中心、马克斯·普朗克研究所和斯坦福大学共同开发。在工作期间,它探测了一批蝎虎座BL天体的高能伽玛射线辐射,并使伽玛射线脉冲星的数量增加到8个,还给出了若干个伽玛射线暴的高能辐射。

康普顿伽玛射线天文台在轨期间分两次进行巡天,第一巡天观测了蟹状星云、天鹅座X-1、天鹅座X-3、塞弗特星系NGC 4151等天体,1991年7月开始的第二次巡天包括银河系中心、超新星1987A等,并在4年时间里发现了271个伽玛射线源。1991年观测了太阳的耀斑爆发;探测到了天鹅座X-3的1012电子伏的高能辐射、超新星1987A的1015电子伏的辐射。1991年发现了第四颗伽玛射线脉冲星PSR1706-44,射电脉冲周期为102毫秒;1997年发现了银河系中心附近能量为511 keV的正负电子湮灭产生的谱线,表明存在一个巨大的反物质喷流;记录了约2500个伽玛射线暴,发现它们在天空中的分布是各向同性的,支持了伽玛射线暴是发生在宇宙学尺度上的爆发现象这一观点。人们根据它积累的观测资料将伽玛射线暴以2秒为界分为长暴和短暴两类;1999年还观测了著名的伽玛射线暴GRB 990123及其光学波段的余辉。

康普顿伽玛射线天文台的设计寿命为5年,但一直工作了9年时间。1999年12月6日,卫星上用于姿态控制的一个陀螺仪因球状轴故障而失灵。卫星上安装有三个陀螺仪,必须有两个同时工作卫星才能正常运作。如果再有一个陀螺仪损坏,将导致卫星失控,最终可能坠毁在人口稠密地区。在失去备份的陀螺仪之后,部分天文学家认为它还有可能做出重要的科学观测,仍极力主张延长其寿命,但出于安全考虑,美国宇航局还是决定放弃这颗卫星。2000年5月26日,在传回最后一次太阳观测资料后,美国宇航局指引卫星开始一连串点火,并最终在6月4日引导它坠入地球大气层,在太平洋上空烧毁,碎片掉在夏威夷西南约3200-4000公里的预定海域。1

大型轨道天文台计划大型轨道天文台计划Great Observatories)是美国宇航局研制的4颗大型空间望远镜,分别是哈勃空间望远镜、康普顿伽玛射线天文台、钱德拉X射线天文台和斯皮策空间望远镜。它们分别工作在不同的波段,每台望远镜都为各自的领域做出了重要的贡献。

哈勃空间望远镜,缩写为HST,原名空间望远镜(ST),以美国天文学家埃德温·哈勃的名字命名,于1990年4月24日由发现号航天飞机发射升空,工作在可见光和近紫外波段,1997年维修之后具备了近红外观测能力。

康普顿伽玛射线天文台,缩写为CGRO,原名伽玛射线天文台(GRO),1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天飞机搭载升空,工作在伽玛射线波段,也能扩展到硬X射线波段。因陀螺仪损坏,2000年6月4日在人工引导下毁入太平洋。

钱德拉X射线天文台,缩写为CXO,原名先进X射线天文设备(AXAF),1999年7月23日由哥伦比亚号航天飞机搭载升空,工作在软X射线波段。

斯皮策空间望远镜,缩写为SST,原名空间红外望远镜设备(SIRTF),2003年8月25日由德尔塔Ⅱ型火箭发射升空,工作在红外波段。

大型轨道天文台计划的初衷是将不同电磁波段的天文学研究各自推进一个时代。由于红外线、X射线和伽玛射线不能穿透地球大气层,因此只能通过空间天文观测获得信息。康普顿伽玛射线天文台和钱德拉X射线望远镜都在口径或者分辨率上比前一代天文卫星提高了一个数量级,斯皮策空间望远镜虽不比之前的空间红外望远镜(ISO)口径大很多,但是得益于红外探测设备的快速发展,性能上有了很大的提高。哈勃空间望远镜也充分利用了处于大气层以外、不受气辉干扰的优势,能够拍摄到比地面大型光学望远镜所能观测到的更暗弱的天体。1

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学

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