中國新衛星搞乜 引力波暴高能電磁對應體全天監測器?

國情動向 09:07 2020/12/11

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中國新衛星搞乜 引力波暴高能電磁對應體全天監測器?

中國科技界又有新搞作。中國「引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星」(GECAM),周四(10日)凌晨成功由西昌衛星發射中心發射升空。「引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星」這名字長得很可怕,其中的字眼恐怕也令人摸不着頭腦,這顆中國新衛星究竟搞甚麼?

要了解這顆「水蛇春」名字衛星,首先要把其名稱上的字眼斷開。

「引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星」英文簡稱 GECAM,全稱是Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor。

  • Gravitational wave=引力波。「引力波暴」則是引力波的暴發事件,「暴」英文應為burst,但在 GECAM名稱中省略
  • high-energy Electromagnetic=高能電磁,也就是高強度的電磁波
  • Counterpart=對應體
  • All-sky=全天
  • Monitor=監測器

中國成功發射GECAM 點擊睇片

先講簡單的。甚麼是全天監測器?

「全天」不是指「全日」,而是指「全個天空」(all-sky)。

GECAM由長征十一號運載火箭, 以一箭雙星方式發射。沒錯,GECAM由2顆衛星組成,每顆約重140公斤,在海拔550至600公里的地球軌道飛行。

要注意的是2顆GECAM衛星在軌道的排列方式。2顆衛星之間會保持最大距離,分別在地球的兩端,因此共同能覆蓋整個由地球觀測到的天空(太空),沒有盲區,所以是「全天」監測器。

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說完淺的就到深的。

GECAM是用來監測引力波暴高能電磁對應體的。繼續把這些拆開來解,先講引力波是甚麼。

引力波(gravitational wave)又稱重力波,是時空彎曲的漣漪。不要以為這是科幻。愛因斯坦(Albert Einstein)100多年前在相對論中,已預言了引力波的存在。美國「激光干涉引力波天文台」(LIGO)團隊於2016年,為人類首次測到引力波的訊號,並於2017年正式公佈作實,研究同年獲得了諾貝爾物理學獎。

根據相對論,時空(spacetime,時間和空間並談的概念,兩者有共同特性)是可以彎曲的。任何有質量的東西都有引力,都可以令周圍的時空彎曲。質量愈大引力愈大,時空彎曲就愈厲害。你和我也正在令時空彎曲,只是程度微不足道,觀測不到而已。

宇宙中質量最龐大的是黑洞(black hole)、中子星(neutron star)等恆星壽命終結,引力坍縮後所形成的天體,這些天體令周圍的時空彎曲,也就是產生的引力波最為厲害。

由於黑洞、中子星等天體引力巨大,他們有時會互相吸引而碰撞合併,這時出現的引力波就更為容易深測得到。黑洞和黑洞、中子星和中子星,或黑洞和中子星之間合併產生的引力波暴,都是人類探測的尋找目標。

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高能電磁波(high-energy electromagnetic wave)與引力波的「波」概念不同。電磁波是以電場和磁場傳遞能量的波,可見光、紅外線、紫外光、Wi-Fi、收音機的大氣電波、微波爐的微波都屬於電磁波。高能電磁波就是帶有巨大能量,對人體有危險的X光、伽馬射線(gamma ray)等電磁波種類。

黑洞、中子星等質量巨大的天體,會發出很強的高能電磁波,因此偵測高能電磁波是尋找引力波的辦法。

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對應體(counterpart)是天文學的專有名詞。天文學家相信,黑洞/黑洞、中子星/中子星、黑洞/中子星合併時,會短暫出現千新星(kilonova)這種天體,其釋放的高能電磁波會與兩個合併的星體互相對應。

「引力波暴高能電磁對應體全天監測器衛星」做甚麼,現在相信可以大致明白了。

據官方描述,GECAM會全天監測引力波伽馬暴、快速射電暴高能輻射、特殊伽馬暴、磁星爆發等高能天體爆發,研究中子星、黑洞等天體及其併合過程,還可以探測太陽耀斑、地球伽馬閃、地球電子束等空間高能輻射現象。了解幾個關鍵字的意思後,這句介紹應該不難看得懂。

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責任編輯:連兆鋒

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