爱因斯坦探针卫星：做宇宙“焰火”的“最强瞭望者”

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（EP）卫星任务发布了首批在轨科学探测图像。

爱因斯坦探针卫星与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）在轨测试和仪器定标期间，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、新的暂现源17例、恒星耀发168例，并发布全球电报10余条，引导国际上包括最大的凯克望远镜等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。

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，展示的是宽视场X射线望远镜指向银河系中心的观测图像，曝光时间约40000秒。几乎所有明亮的X射线天体都能在图中分辨出来，这些紫色的十字形光斑是由龙虾眼X射线望远镜拍摄成像的，蓝色云雾状结构来自银河系热气体的前景辐射。

宽视场X射线望远镜（WXT）指向银河系中心的观测图像。X射线数据版权EP科学中心供图

暂现源图像展示的是伽马射线暴候选体（EP240219a），它是宽视场X射线望远镜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上发布的暂现源。该伽马射线暴于2024年2月19日在宽视场X射线望远镜视野中突然出现，持续约100秒后消失。

宽视场X射线望远镜（WXT）首次报告的暂现源。X射线数据版权EP科学中心供图

蟹状星云观测图像，展示的是后随X射线望远镜于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下来。

后随X射线望远镜（FXT）对蟹状星云观测图像。X射线数据版权EP科学中心供图

梅西耶87椭圆星系观测图像，展示的是后随X射线望远镜在X射线能段观测到的室女星系团中明亮的巨椭圆星系梅西耶87。梅西耶87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，在后随X射线望远镜的图像中能够清晰的看到这个结构。同时在梅西耶87外围，还清楚地观测到亮度阶跃变化的冷锋。

后随X射线望远镜（FXT）对梅西耶87（M87）椭圆星系观测图像。X射线数据版权EP科学中心供图

“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、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，其中蕴含着很多的物理过程。研究这些极端现象，对物理学会产生极大的推动作用。

“爱因斯坦探针的核心科学目标之一，就是以最高探测灵敏度、系统性发现宇宙X射线暂现源和剧变天体，监测天体活动。”袁为民说。

袁为民介绍，目前，爱因斯坦探针探测到的新暂现源，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的指引。

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。

“我们需要动用所有能够动用的观测力量来开展观测和研究，努力把这些暂现源现象研究得更清楚。”张臣说。

袁为民介绍，4月25日，在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，该论文与高红移伽马射线暴EP240315a相关。

爱因斯坦探针卫星示意图。中国科学院国家空间科学中心供图

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到暂现源，对每一个爆发现象都能提供精确信息，比国际同类望远镜的观测深度高出几个数量级，有望深刻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，到目前为止发现了很多不同的暂现源，这些都是未来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”。

“我们现在正在按照既定观测计划巡天，期待着看到更多的暂现源，同时，我们也已经在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，将交付卫星，并按照既定计划开展科学观测。”张臣说。

近日，爱因斯坦卫星正在全身心投入到去寻找引力波事件。美国激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了一个疑似黑洞与中子星的并合事件，目前，世界所有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做出重要贡献。”袁为民说。