天关卫星发现X射线星体的新暂现

最近，由中国科学院牵头的国际合作空间科学卫星“天关”(Einstein Probe，EP)取得重大突破，成功捕捉到一个转瞬即逝的宇宙X射线信号，号码为EP240414a，为揭示恒星死亡过程提供了全新的视角。研究成果于6月26日在《自然-天文学》上发表。

EP240414a起源于一颗大质量恒星在约40亿光年之外的崩溃结束。巨大的能量释放产生的瞬时辐射爆发只持续了大约150秒，但它包含了恒星核心崩溃和能量释放的重要信息。没想到，这颗大质量恒星的崩溃并没有产生过去科学家普遍观察到的更高能量的伽马射线暴力，而是发出了更低频率的软X射线辐射。因此，EP240414a只能在视野大、高灵敏度高的软X射线波段独家捕捉。

通过X射线、光学、射电等多波段的联合观测，研究团队确定EP240414a后期演变为Ic宽吸收线超新星SN。 2024gsa首次揭示，这类超新星中有弱相对论喷流——类似于伽马射线暴中，聚集在一个接近光速运动物质流出的小角度，但速度和辐射强度低于伽马暴。借助天关卫星的大视野和高灵敏度，研究人员可以准确跟踪喷流驱动的微弱X射线信号在爆发初期，准确跟踪喷流与环境物质相互作用的动力学演变，为深入了解喷流的形成和超新星的爆发机制提供了关键的观察依据。

对这种微弱相对论喷流的观察，弥补了传统伽马射线暴和普通超新星之间新现象的研究空白，提供了对恒星死亡过程的全息理解。这一事件发生在其宿主星系周围，表明EP240414a可能属于沃尔夫-拉叶星(大质量恒星进化晚期)爆炸引起的短暂X射线爆炸，这在系统研究中尚未发生。

“这种快速的X射线就像宇宙中转瞬即逝的烟花，它短暂的存在时间(通常只持续几百秒)极具挑战性地促进了探索和研究。”第一通讯作者、北京师范大学教授高鹤表示，“这就像发现了一种‘柔和版伽马射线暴力’，可能比我们想象的要普遍。过去，由于缺乏大视场X射线监测设备，这些事件长期没有被系统观察到。”

“这项激动人心的研究代表了天关卫星上天后发现的第一次X射线爆发，开启了通过宽场X射线发现超新星的全新时代。天关的观察将为超新星的高能辐射和大质量恒星的演变提供新的机会。”清华大学教授王晓锋说:“这些研究离不开国际团队的合作。”。

天关卫星作为中国第一颗宽场X射线巡天卫星，于2024年1月9日在西昌发射场起飞，其主要任务是监测和发现宇宙中的临时星体。这一结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，使卫星具有较高的探测灵敏度和定位精度，同时具有较大的观测视野，高于国际上同类设备的1-2个数量级。它的视野可以同时覆盖整个天空的十一分之一，相当于大约1.8万个满月大小区域。正是这种大视场监控能力，看得更远更弱，使得天关能捕捉到死亡。

“EP240414a的成就显示了天关卫星发现新星体和现象的能力。预计天关将在极端宇宙中获得更多新的发现。”中国科学院国家天文台研究员袁为民表示，EP首席科学家、论文共同通信作者。

这项研究由中国科学院国家天文台、北京师范大学、华中师范大学、清华大学、美国内华达大学等多家科研机构共同完成，得到了美国加州伯克利大学Filippenko教授的支持。