10月31日，愛因斯坦探針衛星（“天關”衛星）在軌交付儀式暨成果發布在中國科學院國家空間科學中心舉行，衛星正式在軌交付給中國科學院國家天文臺使用，并命名為“天關”衛星。會上，衛星首席科學家、中國科學院國家天文臺研究員袁為民發布了衛星在軌取得的首批科學成果。

袁為民介紹，自2024年1月9日成功發射以來，“天關”衛星以其卓越的X射線探測能力，探測到多種類型的暫現天體，并捕捉到幾例可能的新類型暫現源，成功獲取了由中國自主研制設備觀測到的首張全天X射線天圖，標志著X射線時域天文領域進入了新的時代。

“天關”衛星獲得的首個X 射線全天天圖（銀道坐標系）

“天關”衛星是中國科學院空間科學先導專項（二期）立項實施的空間科學衛星系列任務之一，衛星上配備寬視場X射線望遠鏡（WXT）和后隨X射線望遠鏡（FXT），在為期半年的在軌測試中表現出色，性能超出設計預期。與國際上現有的同領域設備相比，“天關”衛星的探測靈敏度和空間分辨率提高了一個數量級以上。

“天關”衛星寬視場 X 射線望遠鏡探測到的6800 多個X 射線源在天球上的分布（銀道坐標系）

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

在銀河系內，“天關”衛星發現了多個新的暫現源，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。它還發現了位于雙星系統中的多個新的中子星和白矮星，并監測到多個已知黑洞、中子星和白矮星雙星系統的爆發。

“天關”衛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源，研究表明其產生于一個非常罕見的白矮星與Be星組成的雙星系統。在更遠的宇宙中，衛星發現了一例正在發生的中等質量黑洞潮汐瓦解恒星事件EP240222a，實現了我國自主天文觀測設備在該領域“零的突破”。

“天關”探測到了約40例來自宇宙深處的快速暫現天體。令人驚奇的是，只有少部分是最常見的快速暫現天體——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，部分有可能來自于其他新的暫現天體類型。“天關”衛星探路者LEIA（一個 WXT 鑒定件模塊）捕捉到的LXT230307a，很可能來自于罕見的雙中子星并合所產生的大質量中子星的X射線輻射。

“天關”探測到最遠的天體是來自256億光年之外的伽馬射線暴EP240315a。這一發現表明了衛星探測來自遙遠的早期宇宙伽瑪暴的能力，也為進一步理解恒星塌縮產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”科學團隊主導，聯合了國際上包括多個空間和地面多波段設備的龐大國際合作團隊共同完成的。這不僅體現了“天關”在時域天文領域的引領作用，也彰顯了其國際影響力。

中國科學期刊封面圖，暫現天體EP240408a的發現

2024年4月8日，“天關”發現一例暫現天體EP240408a，并記錄了其X射線的一次劇烈爆發。此次爆發的亮度增強了300倍，持續了僅12秒。隨后，該X射線天體在大約10天后消失。此類中等時標的暫現源，在以往的觀測中很少出現。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天體類別。這一發現對于拓展我們對宇宙暫現天體族群的認識以及理解極端物理過程具有重要的科學價值。該成果作為“天關”團隊首篇正式發表的科學論文，于北京時間10月30日在《中國科學：物理學 力學 天文學》期刊在線發表。

袁為民表示：“EP240408a的發現可能預示著一類全新的暫現源類型。其輻射集中在X射線，且較為暗弱，持續時間只有10 天左右，很難被其他X射線和其他波段的望遠鏡探測到。‘天關’衛星早期的這些發現表明，我們之前所認識的暫現天體可能只是冰山一角。這些發現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。我們將這一創新成果發表在中國的期刊上，也更加彰顯了在人類探索宇宙征程中的中國貢獻。”

除了暫現天體以外，“天關”還觀測了其他豐富的天體類型，包括我們所在的太陽系內的月球、木星和土星、寧靜狀態下的恒星、銀河系和近鄰星系中的致密天體和超新星遺跡、一直到遙遠星系中的超大質量黑洞和相對論性噴流、星系團等等。

“天關”衛星項目由中國科學院主導，歐洲航天局（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”衛星于2024年1月9日發射升空，并于同年7月起開展常規的科學運行。

作者：吳月輝

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