文 ｜ 《中国科学报》 记者 倪思洁
4月27日，在2024中关村论坛年会平行论坛空间科学论坛上，由中国科学院牵头实施的爱因斯坦探针卫星任务发布了首批在轨科学探测图像。爱因斯坦探针卫星于2024年1月9日发射入轨，是中国科学院空间科学（二期）先导专项立项实施的空间科学卫星系列任务之一。该卫星由中方主导，欧洲航天局、德国马普地外物理研究所、法国航天局以国际合作形式参与卫星研制，旨在发现和探索宇宙中X射线暂现源和爆发天体，并发布预警以引导其他天文设备进行后随跟踪观测。爱因斯坦探针卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民介绍，卫星自发射入轨以来，两台有效载荷——宽视场X射线望远镜（WXT）和后随X射线望远镜（FXT）获取了多组宇宙天体的X射线科学观测数据。“我们已探测到已知X射线源2100例、新暂现源17例、恒星耀发168例，并发布全球电报10余条，引导国际上多个光学和射电望远镜、空间X射线天文台开展了后随观测。”袁为民说。
FXT观测到的蟹状星云图像。X射线数据版权爱因斯坦探针科学中心供图
捕捉宇宙“焰火”，首批发布11幅图像
发布的第一批图像共包括11张图，如银河系中心的观测图像、暂现源图像、蟹状星云观测图像、梅西耶87（M87）椭圆星系观测图像等。袁为民介绍，银河系中心的观测图像展示的是WXT指向银河系中心的观测图像，曝光时间约4万秒。几乎所有明亮的X射线天体都能在图中分辨出来，紫色的十字形光斑由龙虾眼X射线望远镜拍摄成像，蓝色云雾状结构来自银河系热气体的前景辐射。暂现源图像展示的是伽马射线暴候选体（EP240219a），它是WXT最早发现的若干暂现源之一，也是爱因斯坦探针卫星团队第一个在天文学家电报平台上发布的暂现源。该伽马射线暴于2024年2月19日在WXT视野中突然出现，持续约100秒后消失。蟹状星云观测图像展示的是FXT于2024年2月28日观测到的蟹状星云。蟹状星云是著名的超新星遗迹，其前身星爆发于1054年，中国宋代天文学家观测到并详细记载了这一事件。M87椭圆星系观测图像展示的是FXT在X射线能段观测到的室女星系团中明亮的M87。M87内存在大量弥散的热气体，其中心有一个大质量黑洞，产生的喷流把中心区域的冷气体带出来，形成了臂的形状，在FXT的图像中能够清晰地看到此结构。同时在M87外围，还可清楚地观测到亮度阶跃变化的冷锋。
“爱因斯坦探针卫星就是用于捕捉这些转瞬即逝的宇宙‘焰火’并发布预警，引导其他天文设备进行后随跟踪观测。”袁为民说。
实时发布预警，指引全球跟踪观测
“我们首批发布的图像是在轨探测图像而非科学成果，但它们证明了爱因斯坦探针卫星能够以很高的灵敏度寻找暂现源。”爱因斯坦探针卫星首席科学家助理张臣说。
暂现源研究一直都是天文学热门领域，它与很多极端天体活动相关。例如，星系死亡瞬间、黑洞或致密星体周围，引力场非常强，有很高能的活动，会将周围的物质加速到很热的状态，并发出大量X射线，其中包含很多物理过程。研究这些极端现象，对物理学会产生极大的推动作用。“爱因斯坦探针卫星的核心科学目标之一，就是以最高探测灵敏度系统发现宇宙X射线暂现源和剧变天体，监测天体活动。”袁为民说。目前，爱因斯坦探针卫星探测到的新暂现源具有不同的起源类型，有潮汐瓦解恒星事件、伽马射线暴、新的磁激变变星、新的X射线双星等，观测结果得到了国际同行的高度认可和关注，为国内外地面和空间望远镜协同观测提供了重要指引。张臣告诉《中国科学报》，爱因斯坦探针卫星会在天文学家电报等天文学界信息共享平台上实时发布观测消息。目前，雨燕卫星、钱德拉X射线天文台、牛顿卫星等卫星观测平台以及凯克望远镜等地面观测平台，都在爱因斯坦探针卫星发布消息后开展过跟踪观测，同时，爱因斯坦探针卫星也在与“慧眼”卫星、“怀柔一号”卫星等国内卫星开展联合观测。
袁为民介绍，4月25日——爱因斯坦探针卫星发射107天，卫星科学团队撰写的第一篇论文已经投稿，该论文内容涉及高红移伽马射线暴EP240315a。
即将完成在轨测试
袁为民介绍，现有测试结果表明，卫星和载荷功能性能指标达到或超过设计要求。下一阶段，卫星将继续按照既定计划开展并完成在轨测试。
中国科学院高能物理研究所研究员张双南评价，爱因斯坦探针卫星是“中国的骄傲”，它实现了“广、快、准、深”，可以开展大范围巡天观测，能够以高灵敏度探测暂现源，能够提供每一个爆发现象的精确信息，比国际同类望远镜的观测深度高几个数量级，有望揭开宇宙变化多端的神秘面纱。德国马普地外物理研究所所长基帕尔·南德拉认为，爱因斯坦探针卫星非常成功，探测能力很强，迄今发现了很多不同的暂现源，这些都是有待进一步探索的领域，“全世界都在关注这项任务以及它能做的伟大的科学探测”。“我们正在按照既定观测计划巡天，期待看到更多的暂现源，同时，我们已经接受科学家的观测申请并开展定点观测。接下来的两个月里，我们还要做标定观测，待标定观测结束后，将完成卫星在轨交付，并按照既定计划开展科学观测。”张臣说。近日，爱因斯坦探针卫星正全力投入寻找引力波事件中。美国激光干涉引力波天文台发现了一个疑似黑洞与中子星的并合事件，目前，世界上所有的大型望远镜都在寻找这一事件，希望能够看到一些新的物理现象。“我们将加强国内外合作和数据开放共享工作，探测宇宙中转瞬即逝的‘焰火’，为高能时域天文观测和研究作出重要贡献。”袁为民说。《中国科学报》 (2024-04-29 第1版 要闻)