中新網(wǎng)北京6月26日電 (記者 孫自法)由中國科學(xué)院主導(dǎo)的國際合作空間科學(xué)衛(wèi)星天關(guān)(EP)再次取得重要突破——成功捕捉到編號為EP240414a的一個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的宇宙X射線信號，為揭示恒星死亡過程提供了全新視角。

中國科學(xué)院國家天文臺6月26日對外宣布，這一重要天文發(fā)現(xiàn)研究，由該臺聯(lián)合北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、清華大學(xué)和美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)共同完成，相關(guān)成果論文當(dāng)日在國際科學(xué)期刊《自然-天文學(xué)》發(fā)表。

只有天關(guān)衛(wèi)星能夠獨(dú)家捕獲

研究團(tuán)隊(duì)介紹說，天關(guān)衛(wèi)星新捕獲的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，并沒有產(chǎn)生以往天文學(xué)家通常所觀測到的、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X射線、光學(xué)和射電等多波段聯(lián)合觀測，確認(rèn)EP240414a的光學(xué)對應(yīng)體是核塌縮型超新星 SN 2024gsa，并首次揭示此類超新星中存在弱相對論噴流，弱相對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，對噴流與環(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)鍵觀測依據(jù)。

開啟發(fā)現(xiàn)超新星的全新時(shí)代

對此類暗弱的相對論噴流的觀測，填補(bǔ)了對介于傳統(tǒng)伽馬射線暴與普通超新星這兩類常見的天體爆發(fā)之間新現(xiàn)象的研究空白，提供了對恒星死亡過程的全新認(rèn)識。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該爆發(fā)事件發(fā)生在其宿主星系外圍，提示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)。

論文第一通訊作者北京師范大學(xué)高鶴教授指出，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)使得探測和研究工作極具挑戰(zhàn)性。這就像發(fā)現(xiàn)了一類“溫和版伽馬射線暴”，它們可能比天文學(xué)家想象的更普遍，過去由于缺乏大視場X射線監(jiān)測設(shè)備，這類事件此前長期未被系統(tǒng)觀測到。

論文共同通訊作者、清華大學(xué)王曉鋒教授表示，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，開啟了通過寬場X射線巡天發(fā)現(xiàn)超新星的全新時(shí)代。天關(guān)的觀測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。同時(shí)，這些研究工作離不開來自國際團(tuán)隊(duì)的合作。

將獲得更多極端宇宙新發(fā)現(xiàn)

作為中國首個(gè)寬場X射線巡天衛(wèi)星，天關(guān)衛(wèi)星于2024年1月成功發(fā)射升空，主要任務(wù)是監(jiān)測和發(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)星在具有大的觀測視野的同時(shí)，也具有高出國際上同類設(shè)備1至2個(gè)數(shù)量級的探測靈敏度和定位精度。其視場可同時(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)、更暗弱的大視場監(jiān)視能力，使得天關(guān)衛(wèi)星可以捕捉到這類轉(zhuǎn)瞬即逝的暗弱宇宙X射線信號。

“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)。”作為論文共同通訊作者，天關(guān)衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺研究員袁為民總結(jié)說。(完)

（原標(biāo)題：中國天關(guān)衛(wèi)星捕獲一宇宙X射線信號 全新視角揭示恒星死亡過程）