天關(guān)衛(wèi)星捕獲高紅移伽馬射線暴 開啟早期宇宙研究新窗口

中新網(wǎng)北京1月23日電 (記者 孫自法)中國(guó)農(nóng)歷新年的年關(guān)將至，天上的天關(guān)(又稱愛因斯坦探針，英文縮寫EP)衛(wèi)星——中國(guó)首顆大視場(chǎng)X射線天文衛(wèi)星探測(cè)研究有何進(jìn)展？

開啟新窗

來(lái)自中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)的最新消息說(shuō)，針對(duì)天關(guān)衛(wèi)星探測(cè)到的首例神秘的快速X射線暫現(xiàn)源EP240315a，中外天文學(xué)家合作開展深入研究，確認(rèn)其為一例高紅移伽馬射線暴，表明可能需要對(duì)伽馬射線暴這一壯觀的宇宙爆發(fā)現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行重新審視與思考。

天關(guān)衛(wèi)星探測(cè)EP240315a的藝術(shù)想象圖(Credit:　Openverse/EPSC)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái) 供圖

這項(xiàng)重要天文研究進(jìn)展的成果論文1月23日在國(guó)際科學(xué)期刊《自然-天文》發(fā)表。天文學(xué)家表示，EP240315a研究開啟了一扇探索遙遠(yuǎn)宇宙的新窗口，有望推動(dòng)以全新視角觀察宇宙中最遙遠(yuǎn)的爆發(fā)現(xiàn)象。

天關(guān)衛(wèi)星由中國(guó)科學(xué)院主導(dǎo)并攜手歐洲空間局、德國(guó)馬普地外物理研究所、法國(guó)國(guó)家空間研究中心共同研制，衛(wèi)星上搭載一臺(tái)由中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所與國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合打造的寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡“萬(wàn)星瞳”(WXT)和一臺(tái)由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研制的后隨X射線望遠(yuǎn)鏡“風(fēng)行天”(FXT)，前者負(fù)責(zé)廣域監(jiān)測(cè)宇宙中出沒無(wú)常的X射線暫現(xiàn)源，后者負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源做更為精細(xì)深入的后隨觀測(cè)。

人類首次

2024年3月15日晚，天關(guān)“萬(wàn)星瞳”以其敏銳的“目光”和寬達(dá)3600平方度的廣闊視野，在軟X射線波段捕捉到一例爆發(fā)事件的微弱脈沖信號(hào)，命名為EP240315a，其亮度存在快速波動(dòng)且持續(xù)超17分鐘后才逐漸消失。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)劉元研究員設(shè)計(jì)了“萬(wàn)星瞳”的星載觸發(fā)軟件，并有幸見證這一算法完美運(yùn)行的時(shí)刻。

在EP240315a被探測(cè)到1.1小時(shí)后，位于南非的阿特拉斯(ATLAS)望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到其快速衰減的光學(xué)對(duì)應(yīng)體，后續(xù)通過(guò)夏威夷的雙子星北望遠(yuǎn)鏡和智利的甚大望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，確認(rèn)EP240315a這個(gè)爆發(fā)源自遙遠(yuǎn)的早期宇宙，發(fā)生時(shí)宇宙年齡僅為現(xiàn)在的10%，其信號(hào)花費(fèi)125億年才抵達(dá)地球。因此，EP240315a的發(fā)現(xiàn)也標(biāo)志著人類首次探測(cè)到來(lái)自宇宙早期爆發(fā)的軟X射線信號(hào)。

國(guó)際合作

EP240315a的發(fā)現(xiàn)，也促成中國(guó)天關(guān)衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)與意大利羅馬第二大學(xué)的羅伯特·里奇(Roberto Ricci)博士的合作。他啟動(dòng)對(duì)這一伽馬射線暴的長(zhǎng)期射電波段監(jiān)測(cè)，借助澳大利亞望遠(yuǎn)鏡緊湊陣列，3個(gè)月的射電觀測(cè)證實(shí)其能量輸出符合伽馬射線暴特征。

伽馬射線暴是已知宇宙中最強(qiáng)的爆發(fā)現(xiàn)象之一，通常由大質(zhì)量恒星爆炸產(chǎn)生。后續(xù)分析發(fā)現(xiàn)，EP240315a與名為GRB240315C的伽馬射線暴相關(guān)。羅伯特·里奇認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)表明，不少快速X射線暫現(xiàn)天體可能與伽馬射線暴相關(guān)，像天關(guān)衛(wèi)星這樣的靈敏監(jiān)測(cè)器能精準(zhǔn)定位它們。

天關(guān)衛(wèi)星“萬(wàn)星瞳”(EP-WXT)探測(cè)到的快速X射線瞬變?cè)吹能沊射線圖像和光變曲線(Credit:　EPSC)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái) 供圖

天關(guān)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的這個(gè)伽馬射線暴很特殊，一般情況下，X射線比伽馬射線提前幾十秒出現(xiàn)，但EP240315a卻提前了超過(guò)6分鐘。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員孫惠指出，如此長(zhǎng)的延遲前所未見。北京師范大學(xué)教授高鶴強(qiáng)調(diào)，該特殊現(xiàn)象帶來(lái)全新認(rèn)知，天文學(xué)界或許要重新思考伽馬射線暴模型。

天關(guān)衛(wèi)星快速河外暫現(xiàn)源科學(xué)組負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員吳雪峰評(píng)價(jià)說(shuō)，EP240315a這一國(guó)際合作研究表明，天關(guān)衛(wèi)星將會(huì)在高能時(shí)域天文領(lǐng)域的全球協(xié)同觀測(cè)和合作中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

揭秘宇宙

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)研究員袁為民指出，過(guò)去的天文設(shè)備雖然能探測(cè)軟X射線，但天關(guān)衛(wèi)星憑借其卓越的靈敏度和寬廣視場(chǎng)，則真正打開了這個(gè)窗口。EP240315a只是一個(gè)開始，已充分展現(xiàn)出天關(guān)衛(wèi)星探測(cè)早期宇宙爆發(fā)的潛力。在歐洲空間局項(xiàng)目科學(xué)家埃里克·庫(kù)爾克斯(Erik Kulkkers)博士看來(lái)，天關(guān)衛(wèi)星剛“睜眼”就發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，未來(lái)定有更多驚喜。

天關(guān)衛(wèi)星國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)表示，EP240315a的觀測(cè)成果，不僅豐富了天文學(xué)界對(duì)宇宙早期伽馬射線暴的認(rèn)識(shí)，更為探索宇宙的起源與演化提供了全新的視角和研究方向。隨著天關(guān)衛(wèi)星的持續(xù)運(yùn)行以及更多其他設(shè)備的投入使用，相信未來(lái)將有更多類似的宇宙奧秘被逐一揭開。(完)