“天關(guān)”衛(wèi)星發(fā)布首批科學(xué)成果

2024-11-05 11:41:35重大科技任務(wù)局國家空間科學(xué)中心國家天文臺閱讀量：18013      我要評論

　　10月31日，在中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心舉行的愛因斯坦探針衛(wèi)星(“天關(guān)”衛(wèi)星)在軌交付儀式暨成果發(fā)布會上，“天關(guān)”衛(wèi)星展示了其在空間科學(xué)領(lǐng)域取得的重要突破。自2024年1月9日成功發(fā)射以來，“天關(guān)”衛(wèi)星以其卓越的X射線探測能力，探測到多種類型的暫現(xiàn)天體，并捕捉到幾例可能的新類型暫現(xiàn)源，成功獲取了由中國自主研制設(shè)備觀測到的首張全天X射線天圖，標(biāo)志著X射線時域天文領(lǐng)域進(jìn)入了新的時代。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星是中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(二期)立項實施的空間科學(xué)衛(wèi)星系列任務(wù)之一，衛(wèi)星上配備寬視場X射線望遠(yuǎn)鏡(WXT)和后隨X射線望遠(yuǎn)鏡(FXT)，在為期半年的在軌測試中表現(xiàn)出色，性能超出設(shè)計預(yù)期。與國際上現(xiàn)有的同領(lǐng)域設(shè)備相比，“天關(guān)”衛(wèi)星的探測靈敏度和空間分辨率提高了一個數(shù)量級以上。

　　在測試和運行的初期階段，“天關(guān)”衛(wèi)星已經(jīng)探測到60例確定的暫現(xiàn)天體、上千例暫現(xiàn)天體候選體以及480多例恒星耀發(fā)，探測到上百例已知天體的爆發(fā)。“天關(guān)”衛(wèi)星團(tuán)隊向國際天文界發(fā)送了100多條天文警報，引導(dǎo)了國際上地面和空間多波段設(shè)備的后隨觀測。“天關(guān)”衛(wèi)星所探測到的X射線暫現(xiàn)天體種類豐富，涉及恒星、白矮星、中子星、各種質(zhì)量類型的黑洞、伽馬射線暴、超新星等，輻射持續(xù)時長覆蓋了從幾十秒到幾個月，跨越了6個數(shù)量級。

　　在銀河系內(nèi)，“天關(guān)”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了多個新的暫現(xiàn)源，其中一個可能是新的恒星級黑洞候選體或中子星，被命名為EP240904a。它還發(fā)現(xiàn)了位于雙星系統(tǒng)中的多個新的中子星和白矮星，并監(jiān)測到多個已知黑洞、中子星和白矮星雙星系統(tǒng)的爆發(fā)。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星的視野不僅限于銀河系。在小麥哲倫云中，它探測到一個新的爆發(fā)源，研究表明其產(chǎn)生于一個非常罕見的白矮星與Be星組成的雙星系統(tǒng)。在更遠(yuǎn)的宇宙中，衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了一例正在發(fā)生的中等質(zhì)量黑洞潮汐瓦解恒星事件EP240222a，實現(xiàn)了我國自主天文觀測設(shè)備在該領(lǐng)域“零的突破”。

　　“天關(guān)”探測到約40例來自宇宙深處的快速暫現(xiàn)天體。令人驚奇的是，只有少部分是最常見的快速暫現(xiàn)天體——伽馬射線暴，而其余大部分則沒有伽馬射線輻射或相對偏弱，部分有可能來自其他新的暫現(xiàn)天體類型。“天關(guān)”衛(wèi)星探路者LEIA(一個WXT鑒定件模塊)捕捉到的LXT230307a，很可能來自罕見的雙中子星并合所產(chǎn)生的大質(zhì)量中子星的X射線輻射。

　　“天關(guān)”探測到的最遠(yuǎn)天體是來自256億光年之外的伽馬射線暴EP240315a。這一發(fā)現(xiàn)表明了衛(wèi)星探測來自遙遠(yuǎn)的早期宇宙伽瑪暴的能力，也為進(jìn)一步理解恒星塌縮產(chǎn)生黑洞及相對論性噴流的物理過程提供了新的視角。該項工作是由“天關(guān)”科學(xué)團(tuán)隊主導(dǎo)，聯(lián)合國際上包括多個空間和地面多波段設(shè)備的龐大國際合作團(tuán)隊共同完成的。這不僅體現(xiàn)了“天關(guān)”在時域天文領(lǐng)域的引領(lǐng)作用，也彰顯了其國際影響力。

　　2024年4月8日，“天關(guān)”發(fā)現(xiàn)一例暫現(xiàn)天體EP240408a，并記錄了其X射線的一次劇烈爆發(fā)。此次爆發(fā)的亮度增強了300倍，僅持續(xù)了12秒。隨后，該X射線天體在大約10天后消失。此類中等時標(biāo)的暫現(xiàn)源在以往的觀測中很少出現(xiàn)。該天體的光譜和時變特征與目前已知的天體類型均不完全一致，表明它可能屬于一種前所未知的暫現(xiàn)天體類別。這一發(fā)現(xiàn)對于拓展對宇宙暫現(xiàn)天體族群的認(rèn)識以及理解極端物理過程具有重要科學(xué)價值。該成果于北京時間10月30日在《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》(SCIENCECHINA Physics, Mechanics & Astronomy)期刊在線發(fā)表，是“天關(guān)”團(tuán)隊首篇正式發(fā)表的科學(xué)論文。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺研究員袁為民表示：“EP240408a的發(fā)現(xiàn)可能預(yù)示著一類全新的暫現(xiàn)源類型。其輻射集中在X射線且較為暗弱，持續(xù)時間只有10天左右，很難被其他X射線和其他波段的望遠(yuǎn)鏡探測到。‘天關(guān)’衛(wèi)星早期的這些發(fā)現(xiàn)表明，我們之前所認(rèn)識的暫現(xiàn)天體可能只是‘冰山一角’。這些發(fā)現(xiàn)對于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(chuàng)新成果發(fā)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(xiàn)。”

　　除暫現(xiàn)天體外，“天關(guān)”還觀測了其他豐富的天體類型，包括太陽系內(nèi)的月球、木星和土星，寧靜狀態(tài)下的恒星，銀河系和近鄰星系中的致密天體和超新星遺跡，遙遠(yuǎn)星系中的超大質(zhì)量黑洞和相對論性噴流、星系團(tuán)等。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星項目由中國科學(xué)院主導(dǎo)，歐洲空間局(ESA)、馬普地外物理研究所(MPE)和法國國家空間研究中心(CNES)參與研制。“天關(guān)”衛(wèi)星于2024年1月9日發(fā)射升空，并于7月起開展常規(guī)科學(xué)運行。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星簡明釋義：

　　“天關(guān)”源于我國北宋至和元年(公元1054年)司天監(jiān)觀測并記錄的“天關(guān)客星”超新星爆發(fā)(SN1054)。它作為人類歷史上最重要的天文事件之一，被世界科技史界稱為“中國新星”，其遺骸形成的蟹狀星云是國際天文屆廣泛引用的《梅西耶星表》(1771)中的第一號天體(M1)。將愛因斯坦探針衛(wèi)星命名為“天關(guān)”衛(wèi)星，體現(xiàn)了中國在超新星爆發(fā)觀測記錄方面的深厚淵源和對世界天文學(xué)的卓越貢獻(xiàn)。

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