“天關”推動X射線時域天文領域進入新時代
文|《瞭望》新聞周刊記者
10月31日,在中國科學院國家空間科學中心舉行的愛因斯坦探針衛星(“天關”衛星)在軌交付儀式暨成果發布會上,“天關”衛星展示了其在空間科學領域取得的重要突破。自2024年1月9日成功發射以來,“天關”衛星以其卓越的X射線探測能力,探測到多種類型的暫現天體,並捕捉到幾例可能的新類型暫現源,成功獲取了由中國自主研製設備觀測到的首張全天X射線天圖,標誌着X射線時域天文領域進入了新的時代。
“天關”衛星是中國科學院空間科學(二期)戰略性先導科技專項立項並實施的空間科學衛星系列任務之一,是面向時域天文學的發現型X射線天文探測衛星,旨在探測更遠、更暗、更有價值的暫現源。暫現天體是指在可觀測的水平上出現的新的天體,通常在持續一段時間後輻射變暗或者消失。暫現和爆發天體通常起源於天體的災變過程或極端物理條件和環境,是宇宙探索的主要科學前沿。
在測試和運行的初期階段,“天關”衛星已經探測到60例確定的暫現天體,上千例暫現天體候選體,以及480多例恒星耀發,探測到上百例已知天體的爆發。“天關”衛星團隊向國際天文界發送了100多條天文警報,引導了國際上地面和空間多波段設備的後隨觀測。“天關”衛星所探測到的X射線暫現天體種類豐富,涉及了恒星、白矮星、中子星、各種質量類型的黑洞、伽馬射線暴、超新星等,輻射持續時長覆蓋了從幾十秒到幾個月,跨越了6個數量級。
例如在2024年4月8日,“天關”發現一例暫現天體EP240408a,並記錄了其X射線的一次劇烈爆發。此次爆發的亮度增強了300倍,持續了僅12秒。隨後,該X射線天體在大約10天后消失。此類中等時標的暫現源,在以往的觀測中很少出現。該天體的光譜和時變特徵與目前已知的天體類型均不完全一致,表明它可能屬於一種前所未知的暫現天體類別。這一發現對於拓展我們對宇宙暫現天體族群的認識以及理解極端物理過程具有重要的科學價值。該成果作為“天關”團隊首篇正式發表的科學論文,於北京時間10月30日在《中國科學:物理學 力學 天文學》期刊在線發表。
“天關”衛星首席科學家,國家天文&&究員袁為民&&:“EP240408a的發現可能預示着一類全新的暫現源類型。其輻射集中在X射線,且較為暗弱,持續時間只有10 天左右,很難被其他X射線和其他波段的望遠鏡探測到。‘天關’衛星早期的這些發現表明,我們之前所認識的暫現天體可能只是冰山一角。這些發現對於我們研究宇宙中的極端天體及其物理過程的多樣性具有重要意義。我們將這一創新成果發表在中國的期刊上,也更加彰顯了在人類探索宇宙征程中的中國貢獻。”□