Insight-HXMTの打ち上げから5年、硬X線が宇宙の秘密を明らかにする

今年6月、インサイト衛星は軌道上で5周年を迎えました。設計上、寿命はわずか 4 年です。しかし、正常に動作しており、性能も良好であるため、科学者らは衛星寿命延長会議を開催し、さらに2年間稼働させることを決定した。現在、衛星プラットフォームの搭載燃料は複数回の軌道アップグレードに対応可能であり、衛星は今後数年間安定して稼働すると予想されています。

「ひとみ」衛星の正式名称は硬X線変調望遠鏡衛星であり、我が国初のX線天文衛星です。地球の周囲550キロメートルの円軌道上で運用され、主にブラックホール、中性子星、ガンマ線バーストなどの観測と研究に使用されます。また、苦労して手に入れた宇宙望遠鏡でもあります。 1993年のプロジェクト提案から衛星プロジェクトの立ち上げ、そして衛星の打ち上げまでには24年かかりました。それは我が国の何世代にもわたる科学者たちの知恵と努力の結晶です。

インサイト衛星は主に、宇宙の天体から放射されるX線を観測することで科学的目的を達成します。 X 線は本質的には可視光のような電磁波ですが、波長が短いという点が異なります。通常の光学望遠鏡をX線源に向けると、X線の画像を得ることは不可能です。この問題を解決するために、科学者たちは、かすめ鏡を発明するなど、多くの解決策を考え出しましたが、それらを作るのは非常に困難です。

中国の科学者たちはアルゴリズムに対して異なるアプローチを取り、直接復調イメージング法を提案した。この方法の提案により、硬X線変調望遠鏡が誕生しました。 1990年代初頭、中国科学院高エネルギー物理研究所の李致北院士と呉梅研究員は、継続的な探究を通じて新しいアルゴリズムを発見しました。焦点を合わせることができない場合でも、復調された信号は効果的に画像に復元できます。この方法は直接復調技術と呼ばれ、十分な精度を実現しています。院士の李致北氏は、走査検出技術とこの画像処理技術を組み合わせ、硬X線変調望遠鏡の概念を提案し、このシンプルで成熟した方法が国内の技術欠陥を補い、硬X線源の画像観測を行い、「天空図」を得ることができると期待した。

硬X線変調望遠鏡は元の名前を保持しているだけで、実際には硬X線エネルギー帯域に限定されなくなりました。これには、高エネルギーX線望遠鏡、中エネルギーX線望遠鏡、低エネルギーX線望遠鏡が含まれます。初めて1～250キロ電子ボルトのエネルギー範囲をカバーすることに成功し、異なるエネルギー帯のX線物体の放射メカニズムの観測と研究に貢献しています。衛星の主任科学者である張双南氏は独創的にガンマ線バーストの観測という任務を追加し、衛星のエネルギー範囲を当初の基準から10倍の3TeVに拡大した。

インサイト衛星は独自の利点を活かして5年間軌道上に留まり、豊富な科学データを蓄積し、一連の重要な科学的成果を生み出してきました。例えば、Insight-HXMT 衛星は、高速電波バーストがマグネター爆発から発生したことを確認し、高速電波バーストの起源の謎を解き明かし、現在までに宇宙で最も強い磁場を直接かつ確実に測定しました。インサイト-HXMT衛星は、ブラックホールに最も近い相対論的ジェットを発見し、ブラックホールの強い重力場から逃れて高速で移動するブラックホール連星内のプラズマ流（コロナ）を発見し、ブラックホール連星内のコロナの速度変化を初めて観測しました。

インサイト-HXMT衛星は、X線パルサー航法実験を実施し、2つの中性子星の合体によって引き起こされた世界初の重力波現象を監視し、第24次太陽活動周期における最大規模のフレアの高エネルギー放射過程を完全に検出し、ブラックホール連星の爆発過程の全景を初めて鮮明に観測した。重力波、ガンマ線バースト、高速電波バースト、ブラックホール、中性子星の分野で重要な貢献を果たしました。