当光学天文学家注视着从有缺陷的哈勃天文望远镜得到的第一幅有用图像之时,他们那些企图通过γ射线来研究宇宙的同事却正准备发展哈勃望远镜的新伙伴——大型γ射线观测器。
耗资55千万美元的射线观测器(GRO)目前在佛罗里达卡那维尔角(Cape Canaveral)的肯尼迪空间实验中心,等待着航天飞机将其送入轨道。只是现在航天飞机发射计划一再受阻,从今年4月推迟到11月,又从11月推迟到明年3月。这颗观测卫星的发射,可望使天文学家借助这种宇宙所产生的最强射线之一来全面研究宇宙。
GRO卫星是美国航空航天局(NASA)1990年计划发射的四个“大观测器”中的第二个。后二个将分别用于X射线及红外线的探测。
GRO卫星重15吨、高15英尺、长30英尺,其太阳能有效空间为70英尺,它是迄今为止所制造的体积和质量都最大的科学卫星。TRW股份有限公司担任GRO卫星施工的负责人斯坦利 · 里伯说,他的作业组不得不采用了一组新工艺,因为“支承这一卫星的机械底座本身就很大” 。
里伯先生说,GRO卫星之所以如此之大,是因为γ射线的特性要求观察者必须用大的观测器。
与光线甚至X射线不同,γ射线能量极大、穿透量太强,以致不能在望远装置上被聚焦。
与物理学家相似,天文学家也采用高能加速器加速粒子时的测量方法。各种晶体、液体以及其他材料都能与γ射线作用而产生传感器可以接收到的闪光现象。这就要求观测仪器必须足够大以便能调节这些传感器和闪烁器,从而捕捉到足够多的γ射线以进行有意义的观察。
由于其穿透能力之故,宇宙射线很难在地面对其研究。它们常常与大气作用使得地面仪器只能观察到其第二级作用。
然而,一些由卫星和高空气球所进行的观察已使天文学家确信,γ射线带来了宇宙的信息,这将使他们能够“看穿”星系内部并观察到遥远宇宙剧烈活动的结果。
由强有力的引力场和电磁场加速的电子和其他粒子以产生γ射线的方式相互作用着。这类力场存在于太阳耀斑中,它们可由黑洞代表。所谓黑洞,即是指塌缩的物质由于其引力场是如此之强以至于光线也不能逃逸出来。这在包括银河系在内的许多星系的核心内表现得尤为突出。
由于宇宙γ射线极难观察到,对于GRO卫星将发现什么,天文学家也只有个大概的估计。例如,未知物体会在天空的不同区域突然产生大量的γ射线。另一个未解之谜是,有几个气球飞行器探测到了银河系中心有强大的γ射线,而后来的飞行探测却又什么也没有发现。
1988年10月,一队来自美国航空航天局Godard空间飞行中心的探测者测到了来自银河系中心的密集γ射线。但法国和美国研究者在1989年5月的飞行中,发现这些γ射线减少了50%。
该项目负责人,圣地哥加利福尼亚大学的詹姆斯 · 马特森在1989年6月的报告中说:“这一结果与关于银河系中心射线源时大时小的观点是一致的。这次正赶上它小的时候。”
射线源也许是黑洞间歇性地吸收物质的表现。然而,没有任何一个人知道这究竟是怎么回事,
γ射线天文学家在解这类谜时遇到了严重困难。他们的探测器——无论是气球上带的还是卫星上装的,都无法准确地为科学家指出如何用可见物体区分γ射线源,它们只能反映有限能量范围的γ射线。
GRO卫星正是为了克服上述局限而设计的。其包括德国仪器在内的装备,覆盖了已知射线能量的所有范围,对能量很接近的γ射线也都能够区分。GRO卫星前二年将在279英里高的轨道上运行,这将会使科学家全面了解由γ射线所揭示的宇宙图景,GRO卫星的设计指标至少可以保证它有效工作8年。
里伯说,他认为GRO卫星一定会不负众望。
不过他补充说:“用哈勃望远镜我们已经了解到了许多东西……并且也制定出了解决这些问题的程序。”
[The Christian Science Monitor,1990年9月7~13日]