天宫二号”空间实验之“天极”望远镜（二）
与引力波共舞？
没错，就是年初刷屏的引力波！
引力波是爱因斯坦在百年前的预言，人们尝试探测它已有半个世纪之久了。
2016年2月，激光干涉引力波天文台（aLIGO）宣布历史性地直接探测到引力波（编号GW 150914），使人类正式进入了引力波天文学时代…也让我们见识了全球科普大刷屏是什么样子。
引力波是如何产生的呢？
将两颗几十倍太阳质量的恒星分别压缩至10公里左右，形成密度极高的星体，即致密星。如果致密星的引力大到连光也不能从星体逃出，它们便是黑洞了。再让这两颗黑洞相互靠近、高速绕转，它们将产生强烈的引力波。引力波带走大量能量，使它们愈加靠近，直至碰在一起，剧烈合并，最终形成一颗新的黑洞。
由于两个黑洞只在即将接触及合并瞬间发出的引力波才会很强，而这个过程前后产生的引力波很弱，看上去就像引力波是突然爆发一样，因此这一现象也被称做“引力波暴”。
两颗致密星（黑洞或中子星）产生引力波（图片来自网络）
人们估计，两颗致密星（比如黑洞、中子星）碰撞合并的过程不仅能产生引力波暴，也很可能产生伽玛暴。
这类伽玛暴通常比恒星生命晚期爆炸产生的伽玛暴要短，但发射的伽玛射线的平均能量更高。如果将伽玛暴比作宇宙中的闪电，照耀长空、一时无两，引力波暴就是宇宙中的雷鸣，震荡寰宇、唯我独尊。
宇宙何其大，黑洞何其多，两个黑洞亲密结伴的情形（即双黑洞系统）也不少。激光干涉引力波天文台已探测到三例双黑洞系统产生的引力波暴，但遗憾的是还没有探测到对应的伽玛暴。
未来几年，“天极”将监测搜索引力波暴对应的伽玛暴。如果幸运地探测到与引力波事件关联的伽玛暴，将无疑有助于揭开这宇宙中最剧烈的闪电与雷鸣的起源之谜。
伽玛暴的偏振又是神马？
伽玛暴的偏振是指伽玛暴发射的伽玛射线的偏振。
那么，伽玛射线的偏振又是什么呢？让我们用图说话。
如下图所示，电磁波向左传播，跟传播方向垂直的平面内包含振动的电场和磁场，它们也互相垂直，其中电场的振动方向即电磁波的偏振方向。
电磁波（根据网络图片修改）
同样的，伽玛暴发出的伽玛射线也是电磁波，伽玛射线的偏振就是电磁波电场的振动方向。
如何更直观地理解偏振？让我们举个例子。
假设你站在房间里，窗户上装着竖状的防盗栏杆，如果你想向屋外递出一个大的圆盘，你必须把盘子竖过来顺着栏杆方向递出去，否则会被栏杆卡住。
伽玛光子就类似这个圆盘，如果你在光路上放一个电磁波的防盗栏杆，那么只有一个偏振方向的光子才能完全透过这样的栏杆，别的偏振方向的光子透过去的强度会减少，垂直方向偏振的光子则完全不能透过，这个栏杆就是偏振滤片。
利用这个原理，我们可以带上偏振眼镜看3D电影，还可以做成摄影用的旋转偏振滤镜放置在相机镜头前使天空变得更蓝，或滤掉水面的反射光从而清晰地拍摄水中的鱼。
无偏（即偏振方向分布在各个方向）的电磁波经过偏振过滤片后得到偏振光（根据网络图片修改）
为什么要探测伽玛暴的偏振？
宇宙天体产生的伽玛射线光子具有如下四方面的信息：光子的到达时间、能量、方向以及偏振。
科学家对前三个方面都已经有成熟的办法来探测研究，然而在最后的偏振探测上碰了钉子，因为测量伽玛射线的偏振很难，迄今还没有对伽玛暴偏振进行高精度的系统性探测研究。
那么假如探测到了偏振数据，它们具体可以用来研究什么问题呢？伽玛暴的伽玛射线产生于非常接近光速的相对论喷流中，利用伽玛射线的偏振可以测量喷流的物质和磁场结构，反推产生喷流的黑洞及其周围物质的性质，并且可以用来检验统一广义相对论和量子力学的物理理论，这些都是无法在地球实验室实现的。
因此，测量伽玛射线偏振性质将为伽玛暴研究打开一扇新的窗口，有望取得新的进展和发现。
实际上，天文学的发展向来是由观测驱动的，理论的突破往往建立在新的观测基础之上。
正如科学家所说，望远镜和探测器，是天文学这辆火车的车头。天文学家一方面把望远镜做得更大更灵敏，让火车跑得更快，同时还在思考如何修建新的铁路开凿新的隧道，让火车可以领略不同的风景。
伽玛射线偏振探测就是这样一条新铁路，科学家努力了40多年仍未完全成功，但我们已经可以预见在不久的将来，伽玛射线偏振观测将为我们带来一片全新的天空。
“天极”望远镜是什么？
“天极”望远镜的全称是“天极”伽玛暴偏振探测仪（英文名POLAR），是专门用于测量伽玛暴偏振（如果您还不知道在说啥，请复习上述基础知识）的高灵敏度探测器，是“天宫二号”空间实验室（TG-2）搭载的所有实验中唯一的国际合作项目。
“天极”望远镜2013年8月完成初样的研制，转入正样研制。2015年完成正样研制，2016年9月中旬随“天宫二号”空间实验室发射升空。
“天极”望远镜由偏振探测器（OBOX）和电控箱（IBOX）两个单机组成。其中偏振探测器又由低压供电电路、高压供电电路、中心触发电路和探测单体组成，电控箱又由低压模块和主控单元模块组成。
“天极”望远镜的组成
“天极”望远镜的偏振探测器将安装于“天宫二号”空间实验室的舱外，背对地球指向天空，可以有效地捕捉到伽玛暴爆发过程中产生的伽玛光子，并测量它们的偏振性质。
电控箱将安装于“天宫二号”空间实验室的舱内，主要负责为偏振探测器提供低压电源、控制数据传输以及和卫星平台应用系统之间进行通讯等。
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