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天关卫星揭秘:捕捉到罕见宇宙X射线信号,揭示恒星死亡新视角

IP属地 中国·北京 编辑:顾雨柔 时间:2025-06-27 23:31:41

近日,由中国科学院引领的国际合作项目“天关”卫星(Einstein Probe,简称EP)在探索宇宙奥秘方面取得了突破性进展。该卫星成功捕捉到一个编号为EP240414a的罕见宇宙X射线信号,这一发现为科学家研究恒星死亡过程开辟了新的视野。相关研究成果已于2025年6月26日刊登在国际权威学术期刊《自然·天文》上。

EP240414a信号源自距离地球约40亿光年之遥的一个大质量恒星的终结过程。这颗恒星以塌缩的方式结束了其生命,释放出的巨大能量在极短时间内——仅约150秒——形成了一次瞬时辐射爆发。尽管时间短暂,但这次爆发却携带了恒星核心塌缩及能量释放的关键信息。令人惊讶的是,这次塌缩并未产生天文学家通常观测到的高能伽马射线暴,而是发出了频率较低的软X射线辐射。正是这一特性,使得只有具备大视场和高灵敏度的“天关”卫星能够捕捉到这一珍贵信号。

通过结合X射线、光学和射电等多波段的观测数据,研究团队首次揭示了此类超新星中存在的一种弱相对论喷流。这种喷流与伽马射线暴中的物质外流相似,但速度和辐射强度均较低。得益于“天关”卫星的独特优势,科研人员能够在爆发初期就捕捉到由喷流驱动的微弱X射线信号,并精确追踪了喷流与环境物质相互作用的动力学演化过程。这一发现为理解喷流的形成以及超新星爆发机制提供了宝贵的观测数据。

此次观测到的弱相对论喷流填补了传统伽马射线暴与普通超新星之间研究空白的领域,为恒星死亡过程提供了更为全面的认识。值得注意的是,EP240414a事件发生在其宿主星系的外围区域,这可能意味着它属于一类由沃尔夫-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,而这类爆发此前尚未得到系统研究。北京师范大学的高鹤教授作为论文的第一通讯作者表示,这类快速X射线暂现天体如同宇宙中的短暂烟火,其极短的存在时间(通常仅持续数百秒)给探测和研究工作带来了巨大挑战。他形容这次发现为“温和版伽马射线暴”,并指出这类事件可能比人们想象的要更为普遍,但由于缺乏大视场X射线监测设备,过去一直未能被系统观测到。

清华大学的王晓锋教授作为论文的共同通讯作者指出,这次研究标志着“天关”卫星上天后首次发现的与超新星相关的X射线爆发事件。这一发现开启了通过宽场X射线巡天发现超新星的新纪元。“天关”卫星的观测将为超新星高能辐射以及大质量恒星演化研究带来前所未有的机遇。作为中国首个宽场X射线巡天卫星,“天关”于2024年1月9日发射升空,其主要任务是监测和发现宇宙中的暂现天体。此次成果的取得得益于其革命性的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,使得卫星在拥有广阔观测视野的同时,还具备高出国际同类设备1到2个数量级的探测灵敏度和定位精度。

“天关”卫星的视场能够同时覆盖整个天空的十一分之一,相当于约1.8万个满月大小的区域。正是凭借其强大的大视场监视能力,“天关”才能够捕捉到这类转瞬即逝且暗弱的宇宙X射线信号,充分展示了其在发现新天体和现象方面的卓越能力。

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