“天極”伽瑪暴偏振探測儀

“天極”伽瑪暴偏振探測儀（英文名POLAR）又叫做“天極”望遠鏡，是專門用於測量伽瑪暴偏振的高靈敏度探測器。

“天極”伽瑪暴偏振探測儀於2016年9月隨“天宮二號”空間實驗室發射升空。

基本介紹

• 中文名：“天極”伽瑪暴偏振探測儀
• 外文名：POLAR
• 主要功能：伽瑪射線暴偏振測量
• 研製機構：中國科學院高能物理研究所
• 研製機構：瑞士日內瓦大學
• 研製機構：瑞士保羅謝爾研究所
• 研製機構：波蘭核物理研究所

儀器構成

“天極”伽瑪暴偏振探測儀2013年8月完成初樣的研製，轉入正樣研製。2015年完成正樣研製，2016年9月隨“天宮二號”空間實驗室發射升空。

“天極”伽瑪暴偏振探測儀由偏振探測器（OBOX）和電控箱（IBOX）兩個單機組成。其中偏振探測器又由低壓供電電路、高壓供電電路、中心觸發電路和探測單體組成，電控箱又由低壓模組和主控單元模組組成。

為了測量伽瑪射線的偏振，“天極”伽瑪暴偏振探測儀採用1600根塑膠閃爍棒，通過測量每個伽瑪射線光子同時作用的多根塑膠閃爍棒的位置分布獲取偏振信息。

主要作用

“天極”伽瑪暴偏振探測儀的偏振探測器將安裝於“天宮二號”空間實驗室的艙外，背對地球指向天空，可以有效地捕捉到伽瑪暴爆發過程中產生的伽瑪光子，並測量它們的偏振性質。

“天極”伽瑪暴偏振探測儀的實物圖。

電控箱將安裝於“天宮二號”空間實驗室的艙內，主要負責為偏振探測器提供低壓電源、控制數據傳輸以及和衛星平台套用系統之間進行通訊等。

伽瑪射線暴的起源及相應的物理過程一直是天文學家們研究的最前沿課題之一。它涉及宇宙學尺度上的恆星級過程，能夠將天體物理中最重要的三個層次——恆星、星系以及宇宙學聯繫起來。對伽瑪暴伽瑪射線偏振的研究可以為許多伽瑪暴問題提供新的線索。

“天極”伽瑪暴偏振探測儀的主要科學目標是高精度且系統性地測量伽瑪射線暴的偏振性質。 預期運行兩年“天極”可以探測到大約100個伽瑪射線暴，同時作為國際上最靈敏的伽瑪射線暴偏振探測儀器，“天極”能夠獲得高精度伽瑪射線偏振測量的最大樣本。

類似昆蟲複眼的天極探測器內部結構

通過系統地測量伽瑪射線暴的偏振，能夠從觀測上對伽瑪射線暴的輻射機制等物理模型加以限制或約束，為更好的理解宇宙中極端天體物理環境下的這種最劇烈的爆發現象產生的機製做出貢獻。

研製單位

“天極”望遠鏡是中歐國際合作項目，也是“天宮二號”空間實驗室搭載的實驗中唯一的國際合作項目，由中國科學院高能物理研究所和瑞士日內瓦大學、瑞士保羅謝爾研究所和波蘭核物理研究所等單位共同參與。

背景知識

伽瑪暴是宇宙伽瑪射線暴的簡稱，是一種短時間的伽瑪射線輻射增強的天文現象，是一種在宇宙學尺度上發生的恆星級天體物理過程，其爆發的激烈程度僅次於宇宙大爆炸。

恆星在壽命結束時會發生劇烈爆炸，導致整個恆星解體，星體中心的物質將壓縮形成黑洞，恆星周圍的大部分物質被黑洞吞噬，但會有部分物質以近乎光速噴發而出， 這些物質在內部磁場的作用下將產生極其強烈的伽瑪射線輻射，持續時間長則不過幾千秒，短則不足百分之一秒，然而具有極高的亮度和輻射能量，這就是伽瑪暴。

從1973年公布發現伽瑪暴以來，關於它的研究一直是天文學和物理學中一個非常活躍的前沿領域。1997年至2016年，伽瑪暴的觀測研究四次被美國的《科學》雜誌評為世界年度十大科技成就之一。

宇宙天體產生的伽瑪射線光子具有如下四方面的信息：光子的到達時間、能量、方向以及偏振。科學家對前三個方面都已經有成熟的辦法來探測研究，然而在偏振的探測上卻遇到了困難，因為測量伽瑪射線的偏振很難，迄今還沒有對伽瑪暴偏振進行高精度的系統性探測研究。因此，測量伽瑪射線偏振性質將為伽瑪暴研究打開一扇新的視窗，有望取得新的進展和發現。