中国“天关”，一眼千年

中青报·中青网记者 张渺

这是一根人类送入广袤宇宙的“探针”，是一场对宇宙奥秘的无尽探索。

10月31日，在中国科学院国家空间科学中心举行的爱因斯坦探针卫星（“天关”卫星）在轨交付仪式暨成果发布会上，“天关”卫星展示了其在中国空间科学领域取得的首批重要突破。

据“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介绍，自2024年1月9日成功发射以来，“天关”卫星以其卓越的X射线探测能力，在测试和运行的初期阶段，已经探测到60例确定的暂现天体，上千例暂现天体候选体，以及480多例恒星耀发，探测到上百例已知天体的爆发。“天关”卫星团队向国际天文界发送了100多条天文警报。

“天关”卫星还成功获取了由中国自主研制设备观测到的首张全天X射线天图，“标志着X射线时域天文领域进入了新的时代”。

2011年，中国科学院发起了空间科学先导专项，发射了一系列的科学卫星，初步形成了以“悟空”号、“墨子号”等为代表的空间科学卫星系列。“天关”卫星是中国科学院空间科学（二期）战略性先导科技专项立项并实施的空间科学卫星系列任务之一，是面向时域天文学的发现型X射线天文探测卫星。

卫星上配备宽视场X射线望远镜（WXT）和后随X射线望远镜（FXT），据卫星系统总师、中国科学院微小卫星创新研究院副院长张永合介绍，这是一种“一宽一精”的创新型搭配。前者由12套望远镜组成阵列，能够“拥有非常宽广的对天巡视视场”。此外，WXT采用了龙虾眼的成像的原理，能在宽视场的同时，还能够对宇宙中的天体进行高精度的成像。

“天关”卫星所探测到的X射线暂现天体种类丰富，涉及了恒星、白矮星、中子星、各种质量类型的黑洞、伽马射线暴、超新星等，辐射持续时长覆盖了从几十秒到几个月，跨越了6个量级。得益于“天关”卫星的明亮“双瞳”，在银河系内，它发现了多个新的暂现源，其中一个可能是新的恒星级黑洞候选体或中子星，它还发现了位于双星系统中的多个新的中子星和白矮星，并监测到多个已知黑洞、中子星和白矮星双星系统的爆发。

在小麦哲伦云中，它探测到一个新的爆发源，研究表明其产生于一个罕见的白矮星与Be星组成的双星系统。在更远的宇宙中，卫星发现了一例正在发生的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件。除此之外，“天关”还探测到了其他丰富的天体类型，包括我们所在的太阳系内的月球、木星和土星，宁静状态下的恒星、银河系和近邻星系中的致密天体和超新星遗迹，一直到遥远星系中的超大质量黑洞和相对论性喷流、星系团等等。

“天关”探测到最远的天体，是来自256亿光年之外的伽马射线暴EP240315a。据了解，这一发现表明了卫星探测来自遥远的早期宇宙伽马暴的能力，也为进一步理解恒星塌缩产生黑洞及相对论性喷流的物理过程提供了新的视角。该项工作是由“天关”科学团队主导，联合了国际上包括多个空间和地面多波段设备的庞大国际合作团队共同完成的。

2024年4月8日，“天关”发现一例暂现天体EP240408a，并记录了其X射线的一次剧烈爆发。此次爆发的亮度增强了300倍，持续了仅12秒。随后，该X射线天体在大约10天后消失。此类中等时标的暂现源，在以往的观测中很少出现。该天体的光谱和时变特征与目前已知的天体类型均不完全一致，表明它可能属于一种前所未知的暂现天体类别。

据研究者介绍，这一发现对于拓展人类对宇宙暂现天体族群的认识以及理解极端物理过程具有重要的科学价值。该成果作为“天关”团队首篇正式发表的科学论文，于北京时间10月30日，在《中国科学：物理学 力学天文学》期刊在线发表。

“EP240408a的发现可能预示着一类全新的暂现源类型。其辐射集中在X射线且较为暗弱，持续时间只有10天左右，很难被其他X射线和其他波段的望远镜探测到。‘天关’卫星早期的这些发现表明，我们之前所认识的暂现天体可能只是‘冰山一角’。”袁为民说。“这些发现对于我们研究宇宙中的极端天体及其物理过程的多样性具有重要意义。我们将这一创新成果发表在中国的期刊上，也更加彰显了在人类探索宇宙征程中的中国贡献。”

袁为民还提到，“天关”这个名字，源于我国北宋至和元年，即公元1054年，司天监观测并记录的“天关客星”超新星爆发（SN1054）。

作为人类历史上最重要的天文事件之一，“天关客星”的爆发被世界科技史界称为“中国新星”，其遗骸形成的蟹状星云，是国际天文领域广泛引用的《梅西耶星表》（1771）中的第一号天体（M1）。

“将爱因斯坦探针卫星命名为‘天关’卫星，体现了中国在超新星爆发观测记录方面的深厚渊源和对世界天文学的卓越贡献。”袁为民说。

正如在成果发布会上，大屏幕上所展现的主题词描述的那样：中国“天关”，一眼千年。