近日，基于“天關(guān)”衛(wèi)星（愛因斯坦探針衛(wèi)星，EP）觀測數(shù)據(jù)，中國科學(xué)院國家天文臺等的科研人員發(fā)現(xiàn)1例來自宇宙早期的伽馬射線暴。這一爆發(fā)事件的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著人類首次探測到來自宇宙早期爆發(fā)的軟X射線信號。這豐富了人類對宇宙早期伽馬射線暴的認(rèn)識，更為探索宇宙的起源與演化提供了全新視角。
“天關(guān)”衛(wèi)星開啟了一扇探索遙遠(yuǎn)宇宙的新窗口，有望讓我們以全新視角觀察宇宙中最遙遠(yuǎn)的爆發(fā)現(xiàn)象。距發(fā)射后僅三個月，“天關(guān)”衛(wèi)星成功探測一例神秘的快速X射線暫現(xiàn)源。對此進(jìn)行的深入分析表明，我們可能需要對伽馬射線暴這一壯觀的宇宙爆發(fā)現(xiàn)象的產(chǎn)生機制進(jìn)行重新審視與思考。
“天關(guān)”衛(wèi)星由中國科學(xué)院主導(dǎo)，攜手歐洲航天局、德國馬普地外物理研究所以及法國國家空間研究中心共同打造。2024年1月9日，“天關(guān)”衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。“天關(guān)”衛(wèi)星搭載一臺寬視場X射線望遠(yuǎn)鏡“萬星瞳”（WXT）和一臺后隨X射線望遠(yuǎn)鏡“風(fēng)行天”（FXT）。WXT負(fù)責(zé)廣域監(jiān)測宇宙中出沒無常的X射線暫現(xiàn)源，F(xiàn)XT負(fù)責(zé)對WXT發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源進(jìn)行更精細(xì)深入的后隨觀測。
2024年3月15日20時10分44秒，WXT以敏銳的“目光”和寬達(dá)3600平方度的廣闊視野，在軟X射線波段捕捉到了一例爆發(fā)事件的微弱脈沖信號。該爆發(fā)被命名為EP240315a。EP240315a的亮度存在快速波動且持續(xù)超17分鐘后逐漸消失。同時，國家天文臺研究員劉元設(shè)計了WXT的星載觸發(fā)軟件。
在該爆發(fā)的X射線信號被探測到1.1小時后，南非阿特拉斯望遠(yuǎn)鏡探測到其快速衰減的光學(xué)對應(yīng)體。后續(xù)，通過美國夏威夷雙子星北望遠(yuǎn)鏡和智利甚大望遠(yuǎn)鏡的觀測，確認(rèn)這個爆發(fā)源自遙遠(yuǎn)的早期宇宙。該爆發(fā)發(fā)生時宇宙年齡僅為現(xiàn)在的10%，其信號花費125億年才抵達(dá)地球。
同時，EP240315a的發(fā)現(xiàn)，促成了“天關(guān)”衛(wèi)星團隊與意大利羅馬托爾維爾加塔大學(xué)博士Roberto Ricci的合作。Roberto Ricci啟動了對這一伽馬射線暴的長期射電波段監(jiān)測。借助澳大利亞望遠(yuǎn)鏡緊湊陣列，三個月的射電觀測證實EP240315a能量輸出符合伽馬射線暴特征。
進(jìn)一步，分析發(fā)現(xiàn)，EP240315a與名為GRB240315C的伽馬射線暴相關(guān)。該暴被美國宇航局Swift-BAT和俄羅斯Konus-Wind探測到。
“這些成果表明，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)測器能精準(zhǔn)定位它們?！盧oberto Ricci博士表示。然而，謎團依舊，“天關(guān)”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的伽馬射線暴很特殊。
一般情況下，X射線比伽馬射線提前幾十秒出現(xiàn)，但EP240315a卻提前了超過六分鐘。“如此長的延遲前所未見。”國家天文臺副研究員孫惠說。“這為我們帶來全新認(rèn)知，或許要重新思考伽馬射線暴模型?！北本煼洞髮W(xué)教授高鶴強調(diào)。
“EP240315a這一國際合作研究表明，“天關(guān)”衛(wèi)星將會在高能時域天文領(lǐng)域的全球協(xié)同觀測和合作中發(fā)揮關(guān)鍵作用。”“天關(guān)”衛(wèi)星快速河外暫現(xiàn)源科學(xué)組負(fù)責(zé)人吳雪峰評價。
過去的設(shè)備雖然能探測軟X射線，但“天關(guān)”衛(wèi)星憑借卓越的靈敏度和寬廣視場，打開了這個窗口。“這只是一個開始，展現(xiàn)了“天關(guān)”衛(wèi)星探測早期宇宙爆發(fā)的潛力?！薄疤礻P(guān)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、國家天文臺研究員袁為民說?！啊礻P(guān)’衛(wèi)星剛‘睜眼’就發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，未來定有更多驚喜?！睔W洲航天局項目科學(xué)家Erik Kulkkers滿懷期待。
未來，隨著“天關(guān)”衛(wèi)星持續(xù)運行以及更多其他設(shè)備的投入使用，有望揭開更多類似的宇宙奧秘。
1月23日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-天文》上。該工作由中國科學(xué)院國家天文臺、高能物理研究所、紫金山天文臺與北京師范大學(xué)合作完成。
EP-WXT探測到的快速X射線瞬變源的軟X射線圖像和光變曲線
EP240315a藝術(shù)想象圖
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