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“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(guó)家空間科學(xué)中心國(guó)家天文臺(tái)閱讀量：18014      我要評(píng)論

　　10月31日，在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心舉行的愛(ài)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(huì)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(lái)，“天關(guān)”衛(wèi)星以其卓越的X射線探測(cè)能力，探測(cè)到多種類(lèi)型的暫現(xiàn)天體，并捕捉到幾例可能的新類(lèi)型暫現(xiàn)源，成功獲取了由中國(guó)自主研制設(shè)備觀測(cè)到的首張全天X射線天圖，標(biāo)志著X射線時(shí)域天文領(lǐng)域進(jìn)入了新的時(shí)代。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)(二期)立項(xiàng)實(shí)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(chǎng)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(cè)試中表現(xiàn)出色，性能超出設(shè)計(jì)預(yù)期。與國(guó)際上現(xiàn)有的同領(lǐng)域設(shè)備相比，“天關(guān)”衛(wèi)星的探測(cè)靈敏度和空間分辨率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

　　在測(cè)試和運(yùn)行的初期階段，“天關(guān)”衛(wèi)星已經(jīng)探測(cè)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(cè)到上百例已知天體的爆發(fā)。“天關(guān)”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)向國(guó)際天文界發(fā)送了100多條天文警報(bào)，引導(dǎo)了國(guó)際上地面和空間多波段設(shè)備的后隨觀測(cè)。“天關(guān)”衛(wèi)星所探測(cè)到的X射線暫現(xiàn)天體種類(lèi)豐富，涉及恒星、白矮星、中子星、各種質(zhì)量類(lèi)型的黑洞、伽馬射線暴、超新星等，輻射持續(xù)時(shí)長(zhǎng)覆蓋了從幾十秒到幾個(gè)月，跨越了6個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　在銀河系內(nèi)，“天關(guān)”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了多個(gè)新的暫現(xiàn)源，其中一個(gè)可能是新的恒星級(jí)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(gè)新的中子星和白矮星，并監(jiān)測(cè)到多個(gè)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(cè)到一個(gè)新的爆發(fā)源，研究表明其產(chǎn)生于一個(gè)非常罕見(jiàn)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(shí)現(xiàn)了我國(guó)自主天文觀測(cè)設(shè)備在該領(lǐng)域“零的突破”。

　　“天關(guān)”探測(cè)到約40例來(lái)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(jiàn)的快速暫現(xiàn)天體——伽馬射線暴，而其余大部分則沒(méi)有伽馬射線輻射或相對(duì)偏弱，部分有可能來(lái)自其他新的暫現(xiàn)天體類(lèi)型。“天關(guān)”衛(wèi)星探路者LEIA(一個(gè)WXT鑒定件模塊)捕捉到的LXT230307a，很可能來(lái)自罕見(jiàn)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(cè)到的最遠(yuǎn)天體是來(lái)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(cè)來(lái)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(duì)論性噴流的物理過(guò)程提供了新的視角。該項(xiàng)工作是由“天關(guān)”科學(xué)團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，聯(lián)合國(guó)際上包括多個(gè)空間和地面多波段設(shè)備的龐大國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)共同完成的。這不僅體現(xiàn)了“天關(guān)”在時(shí)域天文領(lǐng)域的引領(lǐng)作用，也彰顯了其國(guó)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(qiáng)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(lèi)中等時(shí)標(biāo)的暫現(xiàn)源在以往的觀測(cè)中很少出現(xiàn)。該天體的光譜和時(shí)變特征與目前已知的天體類(lèi)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(lèi)別。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于拓展對(duì)宇宙暫現(xiàn)天體族群的認(rèn)識(shí)以及理解極端物理過(guò)程具有重要科學(xué)價(jià)值。該成果于北京時(shí)間10月30日在《中國(guó)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(duì)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(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員袁為民表示：“EP240408a的發(fā)現(xiàn)可能預(yù)示著一類(lèi)全新的暫現(xiàn)源類(lèi)型。其輻射集中在X射線且較為暗弱，持續(xù)時(shí)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(cè)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(shí)的暫現(xiàn)天體可能只是‘冰山一角’。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于我們研究宇宙中的極端天體及其物理過(guò)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(guó)的期刊上，也更加彰顯了在人類(lèi)探索宇宙征程中的中國(guó)貢獻(xiàn)。”

　　除暫現(xiàn)天體外，“天關(guān)”還觀測(cè)了其他豐富的天體類(lèi)型，包括太陽(yáng)系內(nèi)的月球、木星和土星，寧?kù)o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(duì)論性噴流、星系團(tuán)等。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星項(xiàng)目由中國(guó)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(guó)國(guó)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(kāi)展常規(guī)科學(xué)運(yùn)行。

　　“天關(guān)”衛(wèi)星簡(jiǎn)明釋義：

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

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607