人民網(wǎng)北京6月29日電 （記者趙竹青）記者從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，近日，中國(guó)科學(xué)院主導(dǎo)的國(guó)際合作空間科學(xué)衛(wèi)星“天關(guān)”（Einstein Probe，EP）取得重要突破，成功捕捉到編號(hào)為EP240414a的一個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的宇宙X射線信號(hào)，為揭示恒星死亡過(guò)程提供了全新視角。研究成果于2025年6月26日發(fā)表在國(guó)際科學(xué)期刊《自然·天文》。
EP240414a源自約40億光年外的一個(gè)大質(zhì)量恒星的塌縮式終結(jié)，巨大的能量釋放產(chǎn)生的瞬時(shí)輻射爆發(fā)僅持續(xù)約150秒，卻蘊(yùn)含了恒星核心塌縮與能量釋放的重要信息。出乎意料的是，這次大質(zhì)量恒星塌縮，并沒(méi)有產(chǎn)生以往天文學(xué)家通常所觀測(cè)到的、更高能的伽馬射線暴，而是發(fā)出了頻率低得多的軟X射線輻射。因此，只有在軟X射線波段同時(shí)具有大視場(chǎng)和高靈敏度的天關(guān)衛(wèi)星能夠獨(dú)家捕獲EP240414a。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)X射線、光學(xué)和射電等多波段聯(lián)合觀測(cè)，確認(rèn)EP240414a后期演化為Ic寬吸收線型超新星SN 2024gsa，并首次揭示此類超新星中存在弱相對(duì)論噴流——類似伽馬射線暴中的、聚束于一個(gè)小角度以接近光速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)外流，但速度和輻射強(qiáng)度低于伽馬暴。借助天關(guān)衛(wèi)星的大視場(chǎng)和高靈敏度，科研人員得以在爆發(fā)最初階段捕獲由噴流驅(qū)動(dòng)的微弱X射線信號(hào)，對(duì)噴流與環(huán)境物質(zhì)相互作用的動(dòng)力學(xué)演化進(jìn)行精準(zhǔn)跟蹤，為深入理解噴流形成及超新星的爆發(fā)機(jī)制提供了關(guān)鍵觀測(cè)依據(jù)。
對(duì)此類暗弱的相對(duì)論噴流的觀測(cè)，填補(bǔ)了對(duì)介于傳統(tǒng)伽馬射線暴與普通超新星這兩類常見(jiàn)的天體爆發(fā)之間新現(xiàn)象的研究空白，提供了對(duì)恒星死亡過(guò)程的全息認(rèn)識(shí)。該爆發(fā)事件發(fā)生在其宿主星系外圍，提示了EP240414a可能屬于一類尚未被系統(tǒng)研究的由沃爾夫－拉葉星（大質(zhì)量恒星演化的晚期階段）爆炸所導(dǎo)致的短暫X射線爆發(fā)。
“這類快速X射線暫現(xiàn)天體猶如宇宙中轉(zhuǎn)瞬即逝的煙火，其短暫的存在時(shí)間（通常僅持續(xù)數(shù)百秒）使得探測(cè)和研究工作極具挑戰(zhàn)性。”論文第一通訊作者北京師范大學(xué)高鶴教授表示，“這就像發(fā)現(xiàn)了一類‘溫和版伽馬射線暴’，它們可能比我們想象的更普遍，過(guò)去由于缺乏大視場(chǎng)X射線監(jiān)測(cè)設(shè)備，這類事件長(zhǎng)期未被系統(tǒng)觀測(cè)到。"
“這項(xiàng)激動(dòng)人心的研究代表了天關(guān)衛(wèi)星上天后發(fā)現(xiàn)的第一顆與超新星成協(xié)的X射線爆發(fā)事件，開(kāi)啟了通過(guò)寬場(chǎng)X射線巡天發(fā)現(xiàn)超新星的全新時(shí)代。天關(guān)的觀測(cè)將為超新星高能輻射以及大質(zhì)量恒星演化研究提供全新的機(jī)遇。”論文共同通訊作者清華大學(xué)王曉鋒教授表示，“這些研究工作離不開(kāi)來(lái)自國(guó)際團(tuán)隊(duì)的合作”。
作為中國(guó)首個(gè)寬場(chǎng)X射線巡天衛(wèi)星，天關(guān)衛(wèi)星于2024年1月9日在西昌發(fā)射場(chǎng)升空，主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)宇宙中的暫現(xiàn)天體。此次成果得益于天關(guān)衛(wèi)星革命性的微孔龍蝦眼X射線聚焦成像技術(shù)，使得衛(wèi)星在具有大的觀測(cè)視野的同時(shí)，也具有高出國(guó)際上同類設(shè)備1至2個(gè)數(shù)量級(jí)的探測(cè)靈敏度和定位精度。其視場(chǎng)可同時(shí)覆蓋整個(gè)天空的十一分之一，相當(dāng)于約1.8萬(wàn)個(gè)滿月大小區(qū)域。正是這種看得更遠(yuǎn)、更暗弱的大視場(chǎng)監(jiān)視能力，使得天關(guān)可以捕捉到這類轉(zhuǎn)瞬即逝的暗弱宇宙X射線信號(hào)。
“EP240414a這一成果展現(xiàn)了天關(guān)衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)新天體和現(xiàn)象的能力，預(yù)期天關(guān)將獲得更多關(guān)于極端宇宙的新發(fā)現(xiàn)。”EP首席科學(xué)家，論文共同通訊作者，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員袁為民說(shuō)。