“夸父一號”衛(wèi)星載荷“硬X射線成像儀”首圖發(fā)布

2022年11月21日下午，“夸父一號”先進天基太陽天文臺（ASO-S）載荷“硬X射線成像儀”（HXI）首張科學(xué)圖像在中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)布。

“夸父一號”衛(wèi)星HXI載荷對太陽耀斑的兩能段硬X射線成像（25-30和30-35 keV，等值線）疊加在SDO衛(wèi)星AIA 1700 ? 圖像背景上。

“夸父一號”自2022年10月9日成功發(fā)射入軌一個多月以來，三大載荷之一的HXI開展了各項在軌測試和定標(biāo)工作，結(jié)果表明HXI載荷狀態(tài)正常，各項功能性能均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，已順利投入科學(xué)觀測活動。

此次發(fā)布的HXI首圖是對2022年11月11日01時（世界時）爆發(fā)的一個M級耀斑的成像，當(dāng)時HXI開機僅20天。注意該圖像尚未進行光柵定標(biāo)，位置也僅作平移對齊，但圖像和太陽自轉(zhuǎn)軸的傾角以及平臺抖動帶來的影響等均已修正。從該圖中可以看出經(jīng)典的雙足點源結(jié)構(gòu)，且其中一個在高能具有精細(xì)的雙源結(jié)構(gòu)。

通過對比11月11日爆發(fā)的“雙十一”系列耀斑的HXI數(shù)據(jù)和太陽動力學(xué)天文臺（SDO）上的太陽大氣成像儀（AIA）圖像，表明HXI各項功能指標(biāo)達到預(yù)期目標(biāo)，準(zhǔn)直器性能、對齊精度、指向鏡數(shù)據(jù)、探測器性能、成像算法、修正算法、能量定標(biāo)算法均達到理想的效果。更難得的一點是，在準(zhǔn)直器前后1.2米距離上最難對齊的36微米節(jié)距光柵子準(zhǔn)直器（最高分辨率達到3.2角秒）在成像中也表現(xiàn)突出。這說明在尚未進行光柵定標(biāo)的情況下成像的優(yōu)越性能已經(jīng)超過HXI團隊的預(yù)期，未來在進行詳細(xì)的光柵子準(zhǔn)直器定標(biāo)后預(yù)計會達到更好的成像質(zhì)量。

HXI觀測到的2022年11月11日03時（世界時）耀斑的光變及成像。分別展示了全開探測器、背景探測器的光變和10-300 keV的動態(tài)能譜圖（上），峰值期間的HXI 25-30 keV硬X射線源（等值線）疊加在SDO/AIA 1700 ?圖像上（下）。

此次發(fā)布的圖像經(jīng)過了多方比對并經(jīng)后續(xù)觀測反復(fù)確認(rèn)，是我國首次獲得太陽硬X射線圖像，也是目前國際上地球視角唯一的太陽硬X射線像，其圖像質(zhì)量達到了國際先進水平。

附：HXI成像原理

HXI由3臺結(jié)構(gòu)上獨立的單機組成: 準(zhǔn)直器、量能器以及電控箱，它們可分別類比于相機中的鏡頭、CCD和控制系統(tǒng)。

HXI結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)X射線照射HXI準(zhǔn)直器時，一部分光子透過金屬鎢光柵（用對X光吸收率較高的材料制成的柵格狀擋板）間的狹縫進入探測器，一部分光子由于光柵的阻擋而無法被探測器探測到。隨著光子入射方向的改變, 它們在探測器上的透過率將會發(fā)生變化，并且呈現(xiàn)周期性的三角波函數(shù)。

HXI成像原理示意圖。

為了獲得太陽源區(qū)的硬X射線圖像，HXI使用了多達91個子準(zhǔn)直器，它們具有不同的節(jié)距和角度組合。我們通過綜合解讀每個探測器的計數(shù)，利用它們之間的相互關(guān)系來獲得圖像。

HXI探測器就像一只高科技復(fù)眼，其中不同節(jié)距不同擺放角的光柵就好比許多大小迥異的鏡筒，各司其職，有的擅長看大輪廓，有的擅長看小細(xì)節(jié)，把它們都綜合起來，就是一組強大的觀測陣列。

實拍圖。HXI共加工了超過3400片鎢光柵，每片光柵上具有成千上萬的狹縫。

每一對子準(zhǔn)直器的計數(shù)是來自太陽平面所有位置的共同貢獻。那么反過來，通過一對正弦和余弦子準(zhǔn)直器的計數(shù)，我們可得到一個傅里葉分量，利用HXI上91個探測器得到的傅立葉分量，進行傅立葉逆變換，將得到太陽平面的X射線強度分布。

輪值主編：朱聽雷

編輯：王科超