NASA发射新迷你卫星将研究银河系的光晕

天文学家们在研究“正常”物质时总是做得不够，这些物质构成了星系、恒星和行星。7月13日美国国家航空航天局资助的一项名为“HaloSat”的新任务在国际空间站部署，将帮助科学家通过研究环绕银河系热气体中的x射线来寻找宇宙中丢失的物质。宇宙微波背景(CMB)是宇宙中最古老的光，来自宇宙大爆炸后40万年的辐射。基于CMB观测的计算表明宇宙包含:5%的正常物质质子、中子和其他亚原子粒子;25%的暗物质，一种未知的物质;70%的暗能量，一个负压加速了宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀和冷却，普通物质合并成气体、尘埃、行星、恒星和星系。但是，当天文学家计算出这些天体的估计质量时，它们只占宇宙学家所说的应该存在的一半。

博科园-科学科普：HaloSat在爱荷华大学(UI)的首席研究员菲利普·卡雷特(Philip Kaaret)说：应该拥有我在宇宙大爆炸后40万年时就拥有的所有物质。它去了哪里？这个问题的答案可以帮助我们了解如何从CMB的统一状态变成我们今天看到的大规模结构。研究人员认为，丢失的物质可能存在于星系之间的热气体中，也可能存在于星系晕中。HaloSat将研究银河系光晕中的气体，该光晕的温度约为200万摄氏度(360万华氏度)。在如此高的温度下，氧气会释放8个电子中的大部分，并产生HaloSat将测量的x射线。其他的x射线望远镜，如美国宇航局的中子星内部成分探测器和钱德拉x射线天文台，通过观察天空的小块区域来研究单个的射线源。

HaloSat于2018年5月21日从美国航空航天局位于弗吉尼亚州的瓦勒普斯飞行基地发射，在该公司的Antares火箭上，由轨道ATK(现在被称为诺斯罗普·格鲁曼)搭载的Cygnus航天器发射。HaloSat将研究银河系周围的光晕，作为寻找宇宙消失物质的一部分。图片：NASA/Aubrey Gemignani

HaloSat将观察整个天空，每次100平方度，这将有助于确定漫射星系晕的形状更像煎蛋还是球体。马里兰州Greenbelt的NASA戈达德太空飞行中心的HaloSat联合研究员兼天体物理学家基思·贾合达(Keith Jahoda)说：如果你想像一下煎蛋模型中的星系晕，当你从地球上直视它时，它的亮度分布将与你从更宽的角度观察时的亮度分布不同。如果它呈准球形，与银河系的大小相比，那么你就会认为它在各个方向上的亮度几乎相同。光晕的形状将决定它的质量，这将帮助科学家们了解宇宙中丢失的物质是否在银河晕或其他地方。HaloSat将是首个将太阳风电荷交换产生的x射线影响降到最低的天体物理学任务。当太阳风(从太阳中释放出的高电荷粒子)与地球大气中的无电荷原子相互作用时，就会产生这种辐射。

太阳风粒子从无电荷原子中夺取电子并发射x射线。这些排放物所显示的光谱与科学家们期望从星系晕中看到的光谱相似。巴尔的摩约翰霍普金斯大学HaloSat联合研究员基普昆茨(Kip Kuntz)说：我们所做的每一项观测都有某种程度上的太阳风辐射，但它会随时间和太阳风条件而变化。这些变化很难计算，以至于很多人只是在观察中提到它，然后忽略它。为了最小化这些太阳风x射线，HaloSat将在其环绕地球90分钟的轨道中，在夜间45分钟内收集大部分数据。在白天，这颗卫星将利用太阳能电池板为其充电，并将数据传输给位于弗吉尼亚州的NASA Wallops飞行设施，该设施将数据传送给位于科罗拉多州博尔德的蓝色峡谷技术公司(Blue Canyon Technologies)的任务控制中心。

7月13日位于澳大利亚上空的国际空间站(International Space Station)释放了一种名为HaloSat的新型立方体卫星，用于研究围绕着米基通道的热气体晕。图片：NanoRacks/NASA

该任务团队的UI研究生丹尼尔·拉罗卡(Daniel LaRocca)说：HaloSat给我提供了一个很好的机会，让我能接触到一种仪器，研究进入太空的事物的复杂性，并为与之相关的所有问题制定计划，这非常有趣。HaloSat的尺寸为4×8×12英寸(约10×20×30厘米)，重约26磅(12公斤)。这是美国宇航局在加州帕萨迪纳的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)于2017年发射的一架名为Arcsecond Space Telescope的太空望远镜，旨在展示天体物理学技术。CubeSat任务通常需要3年左右的时间通过启动和数据收集开始，即本科生或研究生从开始到结束参与的最佳时间。正在执行这项任务的UI大学生汉娜·格里克(Hannah Gulick)说：HaloSat确实塑造了我对未来的看法，我希望成为一名天体物理学家，建造仪器，然后用这些仪器的观测结果来进行我自己的发现。

HaloSat是美国宇航局在爱荷华州爱荷华大学领导的一项任务。其他合作伙伴包括美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心，位于马里兰州的Greenbelt，美国航空航天局的Wallops飞行设施位于弗吉尼亚州的Wallops岛，科罗拉多博尔德的Blue Canyon Technologies公司，巴尔的摩的约翰霍普金斯大学，以及来自法国的合作伙伴的重要贡献。HaloSat是美国国家航空航天局(NASA)“立方体卫星发射计划”(CubeSat Launch Initiative)选定的，是第23次纳米卫星教育发射任务的一部分。

博科园-科学科普｜文：美国宇航局的戈达德太空飞行中心

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