中国天关卫星捕获一宇宙X射线信号

由中国科学院主导的国际合作空间科学卫星天关(EP)再次取得重要突破——成功捕捉到编号为EP240414a的一个转瞬即逝的宇宙X射线信号，为揭示恒星死亡过程提供了全新视角。

中国科学院国家天文台6月26日对外宣布，这一重要天文发现研究，由该台联合北京师范大学、华中师范大学、清华大学和美国内华达大学等多家科研机构共同完成，相关成果论文当日在国际科学期刊《自然-天文学》发表。

只有天关卫星能够独家捕获

研究团队介绍说，天关卫星新捕获的EP240414a源自约40亿光年外的一个大质量恒星的塌缩式终结，巨大的能量释放产生的瞬时辐射爆发仅持续约150秒，却蕴含了恒星核心塌缩与能量释放的重要信息。出乎意料的是，这次大质量恒星塌缩，并没有产生以往天文学家通常所观测到的、更高能的伽马射线暴，而是发出了频率低得多的软X射线辐射。因此，只有在软 X射线波段同时具有大视场和高灵敏度的天关卫星能够独家捕获EP240414a。

天关卫星成功捕获的EP240414a艺术想象图(Credit:OPENVERSE/EPSC)。中国科学院国家天文台 供图

研究团队通过X射线、光学和射电等多波段联合观测，确认EP240414a的光学对应体是核塌缩型超新星 SN 2024gsa，并首次揭示此类超新星中存在弱相对论喷流，弱相对论喷流类似伽马射线暴中的、聚束于一个小角度以接近光速运动的物质外流，但速度和辐射强度低于伽马暴。

借助天关卫星的大视场和高灵敏度，科研人员得以在爆发最初阶段捕获由喷流驱动的微弱X射线信号，对喷流与环境物质相互作用的动力学演化进行精准跟踪，为深入理解喷流形成及超新星的爆发机制提供了关键观测依据。

开启发现超新星的全新时代

对此类暗弱的相对论喷流的观测，填补了对介于传统伽马射线暴与普通超新星这两类常见的天体爆发之间新现象的研究空白，提供了对恒星死亡过程的全新认识。

研究团队认为，该爆发事件发生在其宿主星系外围，提示EP240414a可能属于一类尚未被系统研究的由沃尔夫－拉叶星(大质量恒星演化的晚期阶段)爆炸所导致的短暂X射线爆发。

本次研究的峰值能量与各向同性能量关系图。中国科学院国家天文台供图

论文第一通讯作者北京师范大学高鹤教授指出，这类快速X射线暂现天体犹如宇宙中转瞬即逝的烟火，其短暂的存在时间(通常仅持续数百秒)使得探测和研究工作极具挑战性。这就像发现了一类“温和版伽马射线暴”，它们可能比天文学家想象的更普遍，过去由于缺乏大视场X射线监测设备，这类事件此前长期未被系统观测到。

论文共同通讯作者、清华大学王晓锋教授表示，这项激动人心的研究代表了天关卫星上天后发现的第一颗与超新星成协的X射线爆发事件，开启了通过宽场X射线巡天发现超新星的全新时代。天关的观测将为超新星高能辐射以及大质量恒星演化研究提供全新的机遇。同时，这些研究工作离不开来自国际团队的合作。

将获得更多极端宇宙新发现

作为中国首个宽场X射线巡天卫星，天关卫星于2024年1月成功发射升空，主要任务是监测和发现宇宙中的暂现天体。此次成果得益于天关卫星革命性的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术，使得卫星在具有大的观测视野的同时，也具有高出国际上同类设备1至2个数量级的探测灵敏度和定位精度。其视场可同时覆盖整个天空的十一分之一，相当于约1.8万个满月大小区域。

超新星SN　2024gsa光学波段光度演化图。中国科学院国家天文台 供图

正是这种看得更远、更暗弱的大视场监视能力，使得天关卫星可以捕捉到这类转瞬即逝的暗弱宇宙X射线信号。

“EP240414a这一成果展现了天关卫星发现新天体和现象的能力，预期天关将获得更多关于极端宇宙的新发现。”作为论文共同通讯作者，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总结说。