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全球热点评!一个M级耀斑!“夸父一号”卫星载荷“硬X射线成像仪”首图发布

来源:文汇网     时间:2022-11-22 16:50:38

2022年11月21日下午,“夸父一号”先进天基太阳天文台(ASO-S)载荷“硬X射线成像仪”(HXI)首张科学图像在中国科学院紫金山天文台发布。


【资料图】

▲“夸父一号”卫星HXI载荷对太阳耀斑的两能段硬X射线成像(25-30和30-35 keV,等值线)

“夸父一号”自2022年10月9日成功发射入轨一个多月以来,三大载荷之一的HXI开展了各项在轨测试和定标工作,结果表明HXI载荷状态正常,各项功能性能均满足设计指标要求,已顺利投入科学观测活动。

此次发布的HXI首图是对2022年11月11日01时(世界时)爆发的一个M级耀斑的成像,当时HXI开机仅20天。(该图像尚未进行光栅定标,位置也仅作平移对齐,但图像和太阳自转轴的倾角以及平台抖动带来的影响等均已修正。)从该图中可以看出经典的双足点源结构,且其中一个在高能具有精细的双源结构。

通过对比11月11日爆发的“双十一”系列耀斑的HXI数据和太阳动力学天文台(SDO)上的太阳大气成像仪(AIA)图像,表明HXI各项功能指标达到预期目标,准直器性能、对齐精度、指向镜数据、探测器性能、成像算法、修正算法、能量定标算法均达到理想的效果。

更难得的一点是,在准直器前后1.2米距离上最难对齐的36微米节距光栅子准直器(最高分辨率达到3.2角秒)在成像中也表现突出。这说明在尚未进行光栅定标的情况下成像的优越性能已经超过HXI团队的预期,未来在进行详细的光栅子准直器定标后预计会达到更好的成像质量。

▲HXI观测到的2022年11月11日03时(世界时)耀斑的光变及成像

此次发布的图像经过了多方比对并经后续观测反复确认,是我国首次获得太阳硬X射线图像,也是目前国际上地球视角唯一的太阳硬X射线像,其图像质量达到了国际先进水平。

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HXI成像原理

HXI由3台结构上独立的单机组成:准直器、量能器以及电控箱,它们可分别类比于相机中的镜头、CCD和控制系统。

▲HXI结构图

当X射线照射HXI准直器时,一部分光子透过金属钨光栅(用对X光吸收率较高的材料制成的栅格状挡板)间的狭缝进入探测器,一部分光子由于光栅的阻挡而无法被探测器探测到。随着光子入射方向的改变, 它们在探测器上的透过率将会发生变化,并且呈现周期性的三角波函数。

▲HXI成像原理示意图

为了获得太阳源区的硬X射线图像,HXI使用了多达91个子准直器,它们具有不同的节距和角度组合。我们通过综合解读每个探测器的计数,利用它们之间的相互关系来获得图像。

HXI探测器就像一只高科技复眼,其中不同节距不同摆放角的光栅就好比许多大小迥异的镜筒,各司其职,有的擅长看大轮廓,有的擅长看小细节,把它们都综合起来,就是一组强大的观测阵列。HXI共加工了超过3400片钨光栅,每片光栅上具有成千上万的狭缝。

每一对子准直器的计数是来自太阳平面所有位置的共同贡献。那么反过来,通过一对正弦和余弦子准直器的计数,我们可得到一个傅里叶分量,利用HXI上91个探测器得到的傅立叶分量,进行傅立叶逆变换,将得到太阳平面的X射线强度分布。

作者:许琦敏

图片:受访者提供

责任编辑:任荃

*文汇独家稿件,转载请注明出处。

标签: 一个多月 图像质量 相互关系

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