康普頓成像光譜儀獲選為NASA下一個伽瑪射線太空天文望遠鏡計畫

國立清華大學天文研究所張祥光教授團隊長期以來參與美國柏克萊加州大學太空科學實驗室團隊主導研製的康普頓成像光譜儀 (Compton Spectrometer and Imager, COSI)，已被美國太空總署評選為下一個伽瑪射線太空天文望遠鏡計畫，預計將於2025年發射升空，進入低地球軌道，觀測來自宇宙深處的伽瑪射線。這是國際天文學界新一代康普頓望遠鏡發展的重要里程碑。

康普頓成像光譜儀以16片高純度鍺偵測器為核心，利用光子與偵測器材料中電子的康普頓散射，來測量光子能量為百萬電子伏特範圍的伽瑪射線。這些來自外太空的伽瑪射線蘊含了許多豐富的現象與未解的謎題。例如銀河系的中心有很強的電子正子對湮滅輻射，其輻射光子的能量大約是0.5百萬電子伏特左右，而這些電子正子對湮滅輻射中的大量正子（也就是電子的反粒子）的來源，是天文學界在過去近半個世紀來一直未解的難題，它可能和銀河中心的超大質量黑洞有關，或者是其他中子星及黑洞的系統，甚或是和假設中的低質量暗物質有關。另外還有很多黑洞與中子星的系統，以及超新星爆炸事件，都會產生百萬電子伏特左右的伽瑪射線輻射。伽瑪射線爆更是多信使天文學中的一個主要角色．

康普頓成像光譜儀是新一代的康普頓望遠鏡，相較於舊的技術，它的特點是以較小的體積與質量，達到更高的靈敏度。提高靈敏度非常重要，例如一般相信超新星爆炸造成重元素的形成，但卻因靈敏度關係，無法明確觀測到其所伴隨發出的伽瑪射線輻射。COSI可以精確測量散射事件在偵測器中發生的位置，並且能記錄同一光子在偵測器中的多次散射事件，因此可以大幅提高儀器的靈敏度。另外，由天文研究需求所驅動發展的高靈敏度伽瑪射線偵測器，未來在一般輻射偵測上也會有很好的應用，如在醫學成像技術上，因為靈敏度高，病患所需使用的輻射追蹤劑劑量就可大幅降低。

全球有數個團隊在開發新技術，製作高靈敏度的新一代康普頓望遠鏡。COSI團隊是這所有團隊中進展最快的。伽瑪射線和X射線一樣，都無法穿透地球的大氣層。要觀測外太空來的伽瑪射線，必須將儀器搭載在人造衛星或太空船上。在進行這樣的太空任務之前，必須先用高空氣球飛行來檢視所發展的新儀器與新技術。COSI在2009年曾在美國本土進行了一次約40小時的平流層高空氣球飛行，2016年在紐西蘭有另一次47天的成功飛行。COSI的性能在這些飛行中得到充分的驗證，因此能在眾多優秀計畫中脫穎而出。

張祥光教授團隊的康普頓成像光譜儀計畫是在國家太空中心與科技部的支持補助下進行的，其核心成員也包括中研院物理所林志勳博士．

NASA訊息網頁：

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-selects-gamma-ray-telescope-to-chart-milky-way-evolution