我国硬X射线天文望远镜研究进展 Tsinghua University 清华大学天体物理中心的简介

Tsinghua Center for Astrophysics,

清华大学天体物理中心发展历史 97年在物理系提出发展天体物理学科 将原清华气象台改建为天文台 1999年物理系成立天体物理实验 2000年3月李惕碚院士来校主持天体物理工作 2000年9月天文台改建工作起动 2000年清华参加973项目“天体高能辐射的观测和研究” 2001年7月校务会议决定成立天体物理中心 李惕碚任主任,何泽慧任学术委员会主任 2001年，协议年新特聘教授张双南从美国来校工作 2002年楼宇庆教授从美国来校工作，2003年楼宇庆教授被评为长江学者

天体物理中心主要建设项目 硬Ｘ射线调制望远镜ＨＸＭＴ研制 小卫星载带多波段观测项目（基金委专项基金） 空间天文实验室（载人航天计划）建设 网络光学望远镜（40cm和80cm)参加全球联网观测 高能天体物理数据分析中心（vao用户超过160人) 理论天体物理研究

硬X射线调制望远镜HXMT研制 在成像技术创新的基础上，研制世界最高灵敏度和空间分辨本领的空间硬Ｘ射线望远镜HXMT ，完成硬Ｘ射线天文卫星工程设计和演示系统的研制，为硬Ｘ射线天文卫星在我国民用航天的空间科学部分正式立项并最终实现上天创造条件。HXMT适时投入观测，将实现人类首次硬Ｘ射线巡天，成为空间天文发展的一个里程碑。建成高能天体物理数据库，为我国学者提供良好的数据和软件条件。在高能天体物理的一些重要的科学问题上取得一批重要成果。

项目概况 基于技术创新，建造世界最高灵敏度和最好分辨本领的空间硬X射线望远镜，实现人类首次硬X射线巡天，获得大批新发现，在利用天空实验室研究物理科学基本问题方面取得重大进展。

一、基础研究的重大前沿 空间高能天体物理是寻求物理科学基本问题突破的重要途径 蟹状星云 光学像 （Palomar 天文台） 0。1-10 keV X 射线 （钱德拉AXAF卫星）

硬X射线是高能天体物理的关键波段 统一量子论和相对论的实验依据 类星体（活动星系核）的巨大能源是21世纪物理科学可能取得突破的基本问题之一 γ射线暴对现有的物理理论提出了严重挑战 黑洞双星 活动星系核

－NASA Working Group on High Energy Astrophysics, 1996 硬X射线是尚未实现巡天的最后一个重要波段 硬X成像困难 新波段的首次巡天总是成为学科发展的里程碑 自90年代初以来美国NRC和NASA一直把实现硬X巡天作为头等任务 在美国高能天体物理发展中，在10-250keV能区有一个严重的缺口。…这可能是一块特别肥沃的土地，将是一个富有成果的领域，其预期结果完全不同于ＡＸＡＦ及其前代Ｘ射线望远镜…巡天是硬Ｘ射线项目的关键。编码孔径技术己成熟，实现角分辨到几角分是可行的。 －美国ＮＲＣ天文和天体物理委员会，1991 Future High Energy Astrophysics in US : 1. All-sky survey in hard X-ray band 2.GRB mystery 3. EGRET follow-up 4. … 5. … －NASA Working Group on High Energy Astrophysics, 1996

Ｘ射线巡天 （美国）： 硬Ｘ射线巡天 （中国）： 1992 直接解调成像方法 提出硬Ｘ望远镜ＨＸＭＴ建议 Ｘ射线巡天 （美国）： 1965 　线性扫描准直调制方法 (LMC) 1966 MIT 　火箭飞行测定 SCO X-1 位置 1970 NASA－MIT Ｘ射线巡天卫星Uhuru上天 硬Ｘ射线巡天 （中国）： 1992 直接解调成像方法 1993 气球飞行 Cyg X-1 成像 提出硬Ｘ望远镜ＨＸＭＴ建议 2000 国家重点基础研究(973)基础科学前沿项目立项 中国科学院－清华大学

硬X射线成像方法 实现硬X成像的编码孔径技术 直接解调方法－实现硬X成像的技术创新 ESA： INTEGRAL （2002.10.27 － ） NASA： SWIFT （2003.12 ? - ) 直接解调方法－实现硬X成像的技术创新 HXMT

INTEGRAL ESA-NASA Horizon 2000 Program （1992 ESA立项，2002.4 发放）

国家重点基础研究发展规划（９７３）基础科学前沿项目 “天体高能辐射的空间观测和研究” (2000-2005) 国家重点基础研究发展规划（９７３）基础科学前沿项目 “天体高能辐射的空间观测和研究” (2000-2005)

Structural Configuration (In the orbit)

Integral HXMT Swift Angular Resolution 15’ < 5’ 14’ Source Location 2’ < 1’ 3’ Sensitivity (10^-7 / cm^2 s keV) 10 3 30 Observation Mode All sky survey no yes yes Selected sky deep survey yes yes no Narrow field pointing observation no yes no Before 2010, there is no other space astronomy mission approved internationally to have the capabilities of HXMT

X-ray map from EXOSAT-ME slew observations Cross-correlation Direct Demodulation X-ray map from EXOSAT-ME slew observations (from Lu et al. 1996, Astron. Astrophys.Suppl. 115, 395)

STM (Scanning Tunneling Microscope) Image of Graphite Surface STM image After DD

国家重点基础研究发展规划（９７３）基础科学前沿项目 “天体高能辐射的空间观测和研究” (2000-2005) 国家重点基础研究发展规划（９７３）基础科学前沿项目 “天体高能辐射的空间观测和研究” (2000-2005) 中国科学院 清华大学 调制望远镜研制 ５００万元 ６５０万元 973经费 ７５０万元 7 0 0 万元 配套经费 卫星系统方案设计 １５０万元 １５０万元 973经费 １００万元 １００万元 配套经费 数据库建设 １５０万元 973经费 １００万元 2 0 0万元 配套经费 天体高能过程研究 ４００万元 973经费 ５０万元 配套经费

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A new and exciting possibility: ROSITA+HXMT Rosita: 0.1-10 keV all sky survey mission, a proposal to ESA for ISS, but the new “Bush” space policy makes the mission unlikely

The ground test system