編自：賀飛（北京大學）《諾獎人物小傳  |  X射線天文學開創(chuàng)者里卡爾多·賈科尼》

作為當代最具魅力和影響力的天體物理學家之一，意大利裔美國天文學家里卡爾多·賈科尼，在過去的50年里他幾乎指導了人類迄今的主要空間和地面設施的開發(fā)和運行。2002年他因“對天體物理學的開創(chuàng)性貢獻，導致了宇宙X射線源的發(fā)現(xiàn)”而獲得諾貝爾物理學獎。

1956年，賈科尼移居美國。他到新澤西州的普林斯頓大學，成為那里的研究助理。1959年，賈科尼加入位于馬薩諸塞州劍橋的MIT的一家太空創(chuàng)業(yè)公司“美國科學與工程學公司”。在這家公司，他與MIT物理學家布魯諾·羅西(Bruno Rossi)和其他 科學家一道，從事X射線天文學的相關研究，進行了一系列關于從空間探測X射線的實驗。

雖然 X射線的探測始于20世紀40年代，但是成為一門學科，則是人造地球衛(wèi)星上天以后的事。由于地球大氣層對于X射線是不透明的，x射線天文學特別具有挑戰(zhàn)性，只能在高空或者大氣層以外觀測天體的X射線輻射，因此空間天文衛(wèi)星是X射線天文學的主要工具。而早期的觀測工作集中于對太陽的研究，科學家第一次進行x射線觀測是短暫的，觀測器或者在幾分鐘的火箭飛行中進行，或者可能在平流層的氣球中停留幾個小時。

當時，賈科尼與在美國工作的意大利天文學家羅西（B. Rossi）一道提出太陽輻射照射在月球表面可以激發(fā)X射線熒光。1962年，賈科尼在新墨西哥州的美國白沙導彈靶場，策劃了一次歷史性的火箭飛行，一枚Aerobee火箭攜帶3個蓋革計數器發(fā)射升空，利用其自身的旋轉在X射線波段進行掃描，結果沒有探測到月亮的X射線熒光，卻意外地在天蝎座發(fā)現(xiàn)了第一個宇宙X射線源——天蝎座X-1（SCOX-1）。后來發(fā)現(xiàn)它是一顆中子星，正在從一個低質量恒星伴星吸積物質。該小組還探測到了一個普遍存在的天體X射線背景。這是一個漫反射各向同性（diffuse isotropic）X射線背景。這一發(fā)現(xiàn)被認為是X射線天文學的開端,自此，研究這種擴散發(fā)射的性質成為賈科尼畢生的科學目標之一，直接導致了賈科尼向NASA提出X射線天文臺戰(zhàn)略計劃。

賈科尼領導了美國的探險者42號衛(wèi)星，即Uhuru（“自由”的意思）衛(wèi)星。該衛(wèi)星是美國航天局小型天文衛(wèi)星1，于1970年12月12日發(fā)射升空。Uhuru對整個天空進行了第一次X射線測量，它在軌道上停留了兩年多，發(fā)現(xiàn)了數百個X射線源和脈動X射線雙星中黑洞的第一個證據。1971年，賈科尼和同事利用Uhuru衛(wèi)星觀測資料發(fā)現(xiàn)半人馬座X-3的X射線輻射具有周期性脈沖，是一顆X射線雙星。結果在雙星中發(fā)現(xiàn)了聚積的中子星和黑洞源、超新星殘骸的X射線發(fā)射以及活躍的星系核和星團中的熱暈。

1973年，賈科尼和他的小組搬到了哈佛-史密森天體物理中心。賈科尼擔任高能天體物理部主任（1973-1981年），負責愛因斯坦天文臺的概念、制造和設計，為愛因斯坦天文臺數據簡化準備軟件和硬件，以及負責建立和實施訪問天文學家計劃。在這里賈科尼領導研制了世界上第一顆能成像的X射線天文衛(wèi)星——愛因斯坦衛(wèi)星。這項技術檢測到了宇宙中幾乎所有類型物體的X射線，將X射線天文學推向了新的高度，奠定了這項技術成為天文學一個重要分支。他還是掠射式X射線望遠鏡的提出者和錢德拉X射線天文臺的倡導者之一。

X射線觀測已經成為探索宇宙形成和演化的重要工具。愛因斯坦天文臺揭示了X射線在天空中的無數來源，包括年輕的恒星、活躍的星系和星系團等。通過建立愛因斯坦天文臺，賈科尼的團隊開發(fā)了一種新的端到端運行模型，精心計劃和安排觀測工作。數據被預先減少和校準，然后存儲在一個科學檔案中，向全世界范圍公開。

賈科尼和他的終身合作者、史密森學會的塔南鮑姆（Harvey Tananbaum）基于拍攝“高分辨率的x射線源圖像和光譜” 的目標，提出了一個更強大的天文臺——錢德拉X射線天文臺，被稱為先進的x射線天體物理學設備，它也就是后來于1999年7月在哥倫比亞號航天飛機上發(fā)射的錢德拉X射線天文臺。賈科尼一直認為，X射線望遠鏡的角度分辨率是實現(xiàn)廣泛科學目標的關鍵，尤其是在大量單個光源中分辨X射線背景，并區(qū)分與遙遠星系團相關的擴展光環(huán)。他設想并提出的錢德拉深場調查(Chandra Deep Field Survey)研究，是一個非常長的X射線曝光在天空中的一個區(qū)域。由于有了錢德拉，物理學家們知道了這個X射線背景主要是由于質量高達太陽10億倍的巨大黑洞吞沒了氣體云和恒星。

在實施錢德拉X射線天文臺計劃過程中，因削減預算，錢德拉的主鏡數目由計劃的12個減為4個，終端設備也減掉2臺，軌道改為橢圓形，最遠距離達到地月距離的三分之一（目的是避開地球輻射帶的影響，不過，一旦發(fā)生故障，將無法用航天飛機對其進行維修）。該望遠鏡以諾獎得主、天體物理學家錢德拉塞卡命名為“錢德拉”。

錢德拉于1999年7月23日從哥倫比亞號航天飛機的有效載荷艙內發(fā)射，這是航天飛機有史以來發(fā)射的最大的衛(wèi)星。就在哥倫比亞號到達太空的8個小時后，錢德拉離開了航天飛機的遮蔽處，用火箭飛離?？刂迫藛T在接下來的幾天里對錢德拉的軌道做了一些調整，當最后定軌的時候，錢德拉是在一個環(huán)繞地球的橢圓形軌道上，從大約9,940英里(1.6萬公里)到82,650英里(13.3萬公里)。在天頂，錢德拉距離地球到月球的距離約為三分之一。這使得它可以觀察長達52個小時，直到失去目標。

利用錢德拉在早期的X射線觀測數據，他們提出了一套全新的現(xiàn)象：在某些情況下，天體產生的能量比可見光所能觀測到的要多。這些發(fā)現(xiàn)鞏固了目前對雙星、星系和中心巨大黑洞以及整個宇宙演化的理解。錢德拉x射線天文臺用來觀察黑洞、類星體、超新星等宇宙中的高能量來源，展示了人類肉眼看不到的宇宙的一面。 

1999年8月中旬，錢德拉第一次將望遠鏡對準太空。它的第一張照片是仙后座A，是一顆恒星的殘骸，在1572年由第谷·布瑞爾所見證的一顆超新星爆炸。錢德拉早期的另一個目標是蟹狀星云，第一次顯示了在星云中心圍繞脈沖星的圓環(huán)。在服役十多年后，錢德拉天文臺幫助科學家們了解了宇宙運行，觀察到星系碰撞、黑洞與宇宙的颶風、超新星在爆炸后內部翻轉等。如今，錢德拉望遠鏡與哈勃太空望遠鏡、斯皮策太空望遠鏡和康普頓伽馬射線天文臺一起成為NASA大型天文臺，成為該機構的公關工具。

1981年，賈科尼成為馬里蘭州巴爾的摩約翰霍普金斯大學空間望遠鏡科學研究所（STScl）的首任所長，負責運行美國宇航局的哈勃太空望遠鏡，直至1993年。在這里他沿用了原來來的管理風格，帶領STScl成為世界上最重要的天文學中心之一。

1982-1997年期間，賈科尼在約翰·霍普金斯大學擔任天文和物理學教授。1999年，賈科尼成為美國國家射電天文臺的臺長及聯(lián)合大學公司的主席。其間的1992年，他在德國Garching擔任歐洲南方天文臺（ESO）總干事，負責在智利開發(fā)出了非常成功的超大望遠鏡，并參與了革命性的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）的早期開發(fā)。1999年，賈科尼成為美國國家射電天文臺的臺長及美國聯(lián)合大學集團（Associated Universitys，Inc.）總裁。在其五年任期內，他繼續(xù)監(jiān)管ALMA和其他主要美國射電望遠鏡，幫助建造了阿塔卡馬大毫米陣列（Atacama Large Millimeter Array ，ALMA）。2004年，賈科尼回到約翰霍普金斯大學，繼續(xù)致力于他自認為的最佳研究，設計一個光學X射線望遠鏡，優(yōu)化項目廣泛和深入的調查。但令他失望的是，這個項目從來沒有得到任何資助。

在同事眼里，大家都認為賈科尼有卓識遠見、不屈不撓的精神和創(chuàng)造力。他聘請許多有獨立思想的同事一道工作，并鼓勵同事們挑戰(zhàn)他，補充他的知識。在賈科尼看來，這樣可以直截了當地提出有爭議的觀點，帶來他欣賞的激烈討論。賈科尼認為這種“殘酷的智力對抗”是推動科學發(fā)展的關鍵，通過這種討論，大家相互信任，共享信息。賈科尼還經常鼓勵年輕合作者，在處理科學問題時，不帶偏見或預先設定期望，建議他們要“傾聽自然”，不要信任那些“認為自己比自然更了解自然”的人。