新華網(wǎng)北京10月31日電（記者 王瑩）愛因斯坦探針衛(wèi)星（“天關(guān)”衛(wèi)星）在軌交付儀式暨成果發(fā)布會10月31日在中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心舉行。與我們熟悉的“悟空”號、“墨子”號等空間科學(xué)衛(wèi)星相比，“天關(guān)”衛(wèi)星的科學(xué)目標是什么？自2024年1月9日成功發(fā)射以來，取得了哪些科學(xué)成果？為什么這顆衛(wèi)星被命名為“天關(guān)”？

“天關(guān)”衛(wèi)星的科學(xué)目標是什么？??

“天關(guān)”衛(wèi)星是中國科學(xué)院空間科學(xué)（二期）戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項立項并實施的空間科學(xué)衛(wèi)星系列任務(wù)之一，是面向時域天文學(xué)的發(fā)現(xiàn)型X射線天文探測衛(wèi)星。“天關(guān)”衛(wèi)星利用軟X射線這一新的監(jiān)測窗口，開展高靈敏度實時動態(tài)時域巡天監(jiān)測，旨在發(fā)現(xiàn)和探索宇宙中的X射線暫現(xiàn)源和爆發(fā)天體,并發(fā)布預(yù)警以引導(dǎo)其他天文設(shè)備進行后隨跟蹤觀測。

“天關(guān)”衛(wèi)星2024年1月9日成功發(fā)射。衛(wèi)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(xiàn)出色，性能超出設(shè)計預(yù)期。與國際上現(xiàn)有的同領(lǐng)域設(shè)備相比，“天關(guān)”衛(wèi)星的探測靈敏度和空間分辨率提高了一個數(shù)量級以上。

“天關(guān)”衛(wèi)星取得了哪些科學(xué)成果？

“天關(guān)”衛(wèi)星2024年1月9日成功發(fā)射，并于7月起開展常規(guī)的科學(xué)運行。目前，“天關(guān)”衛(wèi)星以其卓越的X射線探測能力，探測到多種類型的暫現(xiàn)天體，并捕捉到幾例可能的新類型暫現(xiàn)源，成功獲取了由中國自主研制設(shè)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(lǐng)域進入了新的時代。

圖為“天關(guān)”衛(wèi)星獲得的首個X射線全天天圖（銀道坐標系）

在測試和運行的初期階段，“天關(guān)”衛(wèi)星已經(jīng)探測到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)，探測到上百例已知天體的爆發(fā)。“天關(guān)”衛(wèi)星團隊向國際天文界發(fā)送了100多條天文警報，引導(dǎo)了國際上地面和空間多波段設(shè)備的后隨觀測?！疤礻P(guān)”衛(wèi)星所探測到的X射線暫現(xiàn)天體種類豐富，涉及了恒星、白矮星、中子星、各種質(zhì)量類型的黑洞、伽馬射線暴、超新星等，輻射持續(xù)時長覆蓋了從幾十秒到幾個月，跨越了6個數(shù)量級。

圖為“天關(guān)”衛(wèi)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）

在銀河系內(nèi)，“天關(guān)”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了多個新的暫現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了位于雙星系統(tǒng)中的多個新的中子星和白矮星，并監(jiān)測到多個已知黑洞、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，它探測到一個新的爆發(fā)源，研究表明其產(chǎn)生于一個非常罕見的白矮星與Be星組成的雙星系統(tǒng)。在更遠的宇宙中，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，實現(xiàn)了我國自主天文觀測設(shè)備在該領(lǐng)域“零的突破”。

“天關(guān)”探測到了約40例來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的快速暫現(xiàn)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(xiàn)天體類型?！疤礻P(guān)”衛(wèi)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(chǎn)生的大質(zhì)量中子星的X射線輻射。

圖為“天關(guān)”探測到的一例來自256億光年之外的伽馬射線暴EP240315a。它產(chǎn)生于宇宙大爆炸后約12億年的時期，不到現(xiàn)在宇宙年齡的十分之一。

“天關(guān)”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(fā)現(xiàn)表明了衛(wèi)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(chǎn)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(guān)”科學(xué)團隊主導(dǎo)，聯(lián)合了國際上包括多個空間和地面多波段設(shè)備的龐大國際合作團隊共同完成的。這不僅體現(xiàn)了“天關(guān)”在時域天文領(lǐng)域的引領(lǐng)作用，也彰顯了其國際影響力。

圖為《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》期刊封面圖，暫現(xiàn)天體EP240408a的發(fā)現(xiàn)

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)的亮度增強了300倍，持續(xù)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(xiàn)源，在以往的觀測中很少出現(xiàn)。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(xiàn)天體類別。這一發(fā)現(xiàn)對于拓展我們對宇宙暫現(xiàn)天體族群的認識以及理解極端物理過程具有重要的科學(xué)價值。該成果作為“天關(guān)”團隊首篇正式發(fā)表的科學(xué)論文，于北京時間10月30日在《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》（SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy）期刊在線發(fā)表。

“天關(guān)”衛(wèi)星首席科學(xué)家，國家天文臺研究員袁為民表示：“EP240408a的發(fā)現(xiàn)可能預(yù)示著一類全新的暫現(xiàn)源類型。其輻射集中在X射線，且較為暗弱，持續(xù)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?！礻P(guān)’衛(wèi)星早期的這些發(fā)現(xiàn)表明，我們之前所認識的暫現(xiàn)天體可能只是冰山一角。這些發(fā)現(xiàn)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(chuàng)新成果發(fā)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。”

圖為“天關(guān)” 寬視場X射線望遠鏡在發(fā)現(xiàn)EP240408a的觀測中獲得的X射線圖像：整個探測器上的探測圖像（左側(cè)圖）以及局部放大的圖像（中間圖）。此外，還展示了在發(fā)現(xiàn)EP240408a約13天前的觀測中，在該源方位處的X射線圖像以供對比（右側(cè)圖）。在所有圖像中，源的定位誤差（3角分)標記為綠色圓圈，位于EP240408a的位置。

除了暫現(xiàn)天體以外，“天關(guān)”還觀測了其他豐富的天體類型，包括我們所在的太陽系內(nèi)的月球、木星和土星、寧靜狀態(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、一直到遙遠星系中的超大質(zhì)量黑洞和相對論性噴流、星系團等等。

衛(wèi)星正式在軌交付給中國科學(xué)院國家天文臺等科學(xué)用戶使用

在10月31日舉行的衛(wèi)星在軌交付儀式暨成果發(fā)布會上，衛(wèi)星系統(tǒng)總師、中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長張永合作了“天關(guān)”衛(wèi)星在軌測試總結(jié)報告。相關(guān)單位簽署了衛(wèi)星在軌交付使用證書和委托書，衛(wèi)星正式在軌交付給中國科學(xué)院國家天文臺等科學(xué)用戶使用。

長期以來，中國科學(xué)院充分發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢和國家戰(zhàn)略科技力量的骨干引領(lǐng)作用，在2011年，發(fā)起了空間科學(xué)先導(dǎo)專項，發(fā)射了一系列的科學(xué)衛(wèi)星，初步形成了以“悟空”“墨子”號等為代表的我國空間科學(xué)衛(wèi)星系列，推動我國空間科學(xué)進入創(chuàng)新發(fā)展的“快車道”。

在《國家空間科學(xué)中長期發(fā)展規(guī)劃（2024—2050年）》的指引下，中國科學(xué)院將梯次布局和論證實施系列科學(xué)衛(wèi)星，統(tǒng)籌和強化任務(wù)驅(qū)動的基礎(chǔ)研究，打造空間科學(xué)高水平人才隊伍，深化國際合作，加強科學(xué)普及，不斷取得具有重大國際影響力的標志性原創(chuàng)成果，加快實現(xiàn)空間科學(xué)高質(zhì)量發(fā)展，成為空間科學(xué)強國的目標。

科普時間：為什么這顆衛(wèi)星被命名為“天關(guān)”？

愛因斯坦探針（EP）衛(wèi)星是中國科學(xué)院空間科學(xué)（二期）先導(dǎo)專項發(fā)射的第9顆科學(xué)衛(wèi)星。將EP衛(wèi)星命名為“天關(guān)”衛(wèi)星。

“天關(guān)”源于我國北宋至和元年司天監(jiān)觀測并記錄的 “天關(guān)客星”超新星爆發(fā)（SN1054）。它作為人類歷史上最重要的天文事件之一，被世界科技史界稱為“中國新星”，其遺骸形成的蟹狀星云是國際天文屆廣泛引用的《梅西耶星表》（1771）中的第一號天體（M1）。將EP衛(wèi)星命名為“天關(guān)”衛(wèi)星，體現(xiàn)了中國在超新星爆發(fā)觀測記錄方面的深厚淵源和對世界天文學(xué)的卓越貢獻。