里卡多·賈科尼 - 個(gè)人簡(jiǎn)介
里卡多?賈科尼(Riccardo Giacconi)是美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)的大學(xué)教授。他1931年10月6日生于意大利熱那亞,在米蘭長(zhǎng)大。他于1956年在米蘭大學(xué)獲得博士學(xué)位,論文題目是關(guān)于宇宙線天文學(xué),證實(shí)了恩雷科?費(fèi)米的一個(gè)核相互作用模型。在印第安那大學(xué)(靠富布賴特基金資助)和普林斯頓大學(xué)從事高 能物理博士后研究之后,于1959年加盟美國(guó)科學(xué)與工程公司(ASE)。他創(chuàng)建了一個(gè)空間科學(xué)小組,最終設(shè)計(jì)出第一臺(tái)X射線望遠(yuǎn)鏡,并于1962年搭載火箭升空,發(fā)現(xiàn)了第一顆X射線星―Sco X-1。這一發(fā)現(xiàn)成為X射線天文學(xué)的開端,導(dǎo)致了UHURU,Einstein和Chandra等一系列X射線衛(wèi)星的上天。他發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線背景,許多現(xiàn)在被認(rèn)為隱藏著黑洞的雙星,以及星系團(tuán)的大質(zhì)量X射線區(qū)域。由于對(duì)X射線天文學(xué)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn),他獲得了2002年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的一半,另一半由Ray Davis和Masatoshi Koshiba(小柴昌。⿲(duì)天體中微子的探測(cè)而分享。
里卡多?賈科尼是發(fā)展X射線、紫外、光學(xué)和射電4個(gè)天文學(xué)領(lǐng)域中最大望遠(yuǎn)鏡的領(lǐng)袖人物。他在現(xiàn)代天文觀測(cè)能力的發(fā)展中所起的作用是無(wú)與倫比的。
里卡多·賈科尼 - 職業(yè)歷程
賈科尼于1973年被聘為哈佛大學(xué)教授。在那里,他和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)展了周密的管理方法,讓X射線天文臺(tái)能為全世界天文學(xué)家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。
1982年,他成為空間望遠(yuǎn)鏡研究所首任所長(zhǎng),把用于Einstein衛(wèi)星的方法用來為Hubble空間望遠(yuǎn)鏡制定運(yùn)行計(jì)劃、數(shù)據(jù)歸算和文檔系統(tǒng)。
1990年,他成為歐州南方天文臺(tái)(ESO)總臺(tái)長(zhǎng),領(lǐng)導(dǎo)了甚大望遠(yuǎn)鏡陣列(VLT)的4臺(tái)8米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的成功建立。
1999年,他回到美國(guó)任大學(xué)聯(lián)合體主席,負(fù)責(zé)建立預(yù)期于 2010年完成的阿塔卡馬大毫米波陣(ALMA)。
里卡多·賈科尼 - 探索發(fā)現(xiàn)
賈科尼教授從1958年前,他剛從意大利來到美國(guó),加入美國(guó)麻省科學(xué)與工程公司從事宇宙射線的有關(guān)研究開始講起。他選擇了X射線作為研究的領(lǐng)域,是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的火箭和衛(wèi)星技術(shù)能幫助進(jìn)行外太空的X射線觀測(cè),且起源于高能事件的X射線能夠穿越星際介質(zhì)到達(dá)我們的銀河系。相對(duì)于更高能的伽瑪射線而言,X射線擁有更多數(shù)目的光子,而且,可以通過掠入射來進(jìn)行成像觀測(cè)。在當(dāng)時(shí),已知的X射線源只有太陽(yáng), 而且美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)對(duì)它進(jìn)行了大約10年的觀測(cè)。 賈科尼教授等人希望從理論和實(shí)驗(yàn)上探索X射線天文學(xué)的可能性, 他們?cè)?960年發(fā)表了一篇文章,估計(jì)了一些天體可能的X射線輻射流量,包括太陽(yáng),遠(yuǎn)處的恒星,變星,甚至于月球反射太陽(yáng)的X射線輻射。他們同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)X射線探測(cè)器,比以往的要靈敏50到100倍。在1962年火箭搭載著探測(cè)器升空了,他們突然發(fā)現(xiàn),他們得到了遠(yuǎn)大于預(yù)期的東西--“大自然對(duì)我們是如此的友善!” --第一個(gè)宇宙X射線源Sco X-1和全天空的宇宙X射線背景。這兩個(gè)問題貫穿了X射線天文學(xué)的發(fā)展,特別是第一個(gè)宇宙X射線源Sco X-1,當(dāng)時(shí)無(wú)法從已知的理論來解釋它的產(chǎn)生機(jī)制。由于它的X射線光度比太陽(yáng)的光度還要高1000倍,這意味著發(fā)現(xiàn)了未知的能產(chǎn)生巨大能量的物理過程。
因?yàn)檎囊晥?chǎng)不利于去尋找宇宙空間的X射線源,賈科尼教授等人當(dāng)時(shí)用的探測(cè)器是有很寬的視場(chǎng)的。這樣雖然探測(cè)到了X射線源,但無(wú)法定出它的具體位置。
里卡多·賈科尼 - 科研成果
賈科尼教授等人在1970年領(lǐng)導(dǎo)發(fā)射了X射線衛(wèi)星UHURU,它攜帶的兩個(gè)探測(cè)器分別能達(dá)到0.5 和1度的定位精度,并且將探測(cè)時(shí)間從以前的分鐘提高到年的量級(jí)。UHURU在全天空發(fā)現(xiàn)了300多個(gè)新的X射線源,同時(shí)監(jiān)測(cè)到了恒星級(jí)X射線源的光變現(xiàn)象(Cen X-3,震蕩周期4.3秒)。 賈科尼教授排除了超新星爆炸的可能性,確定此現(xiàn)象是來自一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)。他提出了雙星引力能釋放的模型。當(dāng)雙星系統(tǒng)之一是中子星或黑洞時(shí),伴星的氣體通過系統(tǒng)的羅歇瓣落入致密星的引力勢(shì)井,形成氣體的吸積盤。吸積盤上的物質(zhì)引力能部分轉(zhuǎn)化為X射線輻射出來從而被我們觀測(cè)到。這在當(dāng)時(shí)是新發(fā)現(xiàn)的能量釋放方式,它的效率比核能要高100倍。
X射線天文涉及到的物理不僅僅局限于恒星級(jí)X射線源,它還來自于星系或星系團(tuán),宇宙尺度的熱氣體或活動(dòng)星系核。它能告訴我們星系或星系團(tuán)中物質(zhì)的分布,元素的演化,星系的形成過程, 甚至能幫我們定宇宙學(xué)常數(shù)H0和跟蹤大尺度的結(jié)構(gòu)。但這一切需要更精確的X射線觀測(cè)數(shù)據(jù)的支持。賈科尼教授在設(shè)計(jì)UHURU衛(wèi)星的同時(shí),也在考慮如何進(jìn)一步提升望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)本領(lǐng)。UHURU已經(jīng)達(dá)到了探測(cè)器設(shè)計(jì)的極限,要提高精度,只能從X射線光路入手。 科學(xué)家們非常熟悉光學(xué)的光路設(shè)計(jì),但X射線不同于光學(xué),X射線的波長(zhǎng)和原子大小可以相比擬,這樣就無(wú)法通過反射和折射成像,只能保證在一個(gè)非常小的角度里的掠反射成像。賈科尼教授等人花了很長(zhǎng)的時(shí)間去發(fā)展這項(xiàng)技術(shù),終于在1979年,第一臺(tái)X射線成像望遠(yuǎn)鏡Einstein升空了。它的靈敏度比UHURU要高1000倍,空間分辨率達(dá)到了角分的量級(jí)。到1999年技術(shù)非常成熟的Chandra X射線望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空了,它使得X射線天文學(xué)迎來了一個(gè)飛躍:Chandra的空間分辨率達(dá)到了驚人的0.5角秒,它能探測(cè)到更多更暗的X射線天體和它們的能譜。
里卡多·賈科尼 - 成果展示
賈科尼教授在講述X射線空間望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的進(jìn)步的同時(shí),還向人人們展示了一系列的天文學(xué)成果,包括太陽(yáng)的X射線圖像,清晰地顯示了日冕中的X射線輻射,蟹狀星云的超新星的噴流,星系中的噴流以及相互作用的星系的X射線和光學(xué)波段的圖像。我們可以在X射線波段清晰看到當(dāng)兩個(gè)星系碰撞時(shí),氣體存在相互作用;而在光學(xué)波段,可以發(fā)現(xiàn)星系和暗物質(zhì)實(shí)際上都是不相互作用的。賈科尼教授最后介紹了Chandra南天深場(chǎng)的工作。他說,這是他一直想做的工作,但直到最近幾年才得以進(jìn)行。Chandra南天深場(chǎng)的X射線點(diǎn)源清晰的解答了賈科尼教授在1962年發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)問題--宇宙X射線背景輻射:背景輻射實(shí)際上是由X射線點(diǎn)源所貢獻(xiàn)的。