天关卫星捕获高红移伽马射线暴开启早期宇宙研究新窗口

2025-01-24 19:25:31 中国新闻网

中新网北京1月23日电 (记者孙自法)中国农历新年的年关将至，天上的天关(又称爱因斯坦探针，英文缩写EP)卫星——中国首颗大视场X射线天文卫星探测研究有何进展？

开启新窗

来自中国科学院国家天文台的最新消息说，针对天关卫星探测到的首例神秘的快速X射线暂现源EP240315a，中外天文学家合作开展深入研究，确认其为一例高红移伽马射线暴，表明可能需要对伽马射线暴这一壮观的宇宙爆发现象的产生机制进行重新审视与思考。

天关卫星探测EP240315a的艺术想象图(Credit:　Openverse/EPSC)。中国科学院国家天文台供图

这项重要天文研究进展的成果论文1月23日在国际科学期刊《自然-天文》发表。天文学家表示，EP240315a研究开启了一扇探索遥远宇宙的新窗口，有望推动以全新视角观察宇宙中最遥远的爆发现象。

天关卫星由中国科学院主导并携手欧洲空间局、德国马普地外物理研究所、法国国家空间研究中心共同研制，卫星上搭载一台由中国科学院上海技术物理研究所与国家天文台联合打造的宽视场X射线望远镜“万星瞳”(WXT)和一台由中国科学院高能物理研究所研制的后随X射线望远镜“风行天”(FXT)，前者负责广域监测宇宙中出没无常的X射线暂现源，后者负责对发现的暂现源做更为精细深入的后随观测。

人类首次

2024年3月15日晚，天关“万星瞳”以其敏锐的“目光”和宽达3600平方度的广阔视野，在软X射线波段捕捉到一例爆发事件的微弱脉冲信号，命名为EP240315a，其亮度存在快速波动且持续超17分钟后才逐渐消失。中国科学院国家天文台刘元研究员设计了“万星瞳”的星载触发软件，并有幸见证这一算法完美运行的时刻。

在EP240315a被探测到1.1小时后，位于南非的阿特拉斯(ATLAS)望远镜探测到其快速衰减的光学对应体，后续通过夏威夷的双子星北望远镜和智利的甚大望远镜的观测，确认EP240315a这个爆发源自遥远的早期宇宙，发生时宇宙年龄仅为现在的10%，其信号花费125亿年才抵达地球。因此，EP240315a的发现也标志着人类首次探测到来自宇宙早期爆发的软X射线信号。

国际合作

EP240315a的发现，也促成中国天关卫星团队与意大利罗马第二大学的罗伯特·里奇(Roberto Ricci)博士的合作。他启动对这一伽马射线暴的长期射电波段监测，借助澳大利亚望远镜紧凑阵列，3个月的射电观测证实其能量输出符合伽马射线暴特征。

伽马射线暴是已知宇宙中最强的爆发现象之一，通常由大质量恒星爆炸产生。后续分析发现，EP240315a与名为GRB240315C的伽马射线暴相关。罗伯特·里奇认为，这一发现表明，不少快速X射线暂现天体可能与伽马射线暴相关，像天关卫星这样的灵敏监测器能精准定位它们。

天关卫星“万星瞳”(EP-WXT)探测到的快速X射线瞬变源的软X射线图像和光变曲线(Credit:　EPSC)。中国科学院国家天文台供图

天关卫星发现的这个伽马射线暴很特殊，一般情况下，X射线比伽马射线提前几十秒出现，但EP240315a却提前了超过6分钟。中国科学院国家天文台副研究员孙惠指出，如此长的延迟前所未见。北京师范大学教授高鹤强调，该特殊现象带来全新认知，天文学界或许要重新思考伽马射线暴模型。

天关卫星快速河外暂现源科学组负责人、中国科学院紫金山天文台研究员吴雪峰评价说，EP240315a这一国际合作研究表明，天关卫星将会在高能时域天文领域的全球协同观测和合作中发挥关键作用。

揭秘宇宙

天关卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民指出，过去的天文设备虽然能探测软X射线，但天关卫星凭借其卓越的灵敏度和宽广视场，则真正打开了这个窗口。EP240315a只是一个开始，已充分展现出天关卫星探测早期宇宙爆发的潜力。在欧洲空间局项目科学家埃里克·库尔克斯(Erik Kulkkers)博士看来，天关卫星刚“睁眼”就发现新现象，未来定有更多惊喜。

天关卫星国际合作团队表示，EP240315a的观测成果，不仅丰富了天文学界对宇宙早期伽马射线暴的认识，更为探索宇宙的起源与演化提供了全新的视角和研究方向。随着天关卫星的持续运行以及更多其他设备的投入使用，相信未来将有更多类似的宇宙奥秘被逐一揭开。(完)

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