中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 2月19日，國際著名期刊《Nature Astronomy》（自然·天文學(xué)）在線發(fā)表了慧眼（HXMT）衛(wèi)星最新觀測結(jié)果：慧眼衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)首個跟神秘的快速射電暴相關(guān)聯(lián)的X射線暴，確認(rèn)其來自銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154，并在國際上首先證認(rèn)該X射線暴包含的兩個X射線脈沖是快速射電暴的高能對應(yīng)體。這一發(fā)現(xiàn)，與國際上其它望遠(yuǎn)鏡的觀測一起，證明快速射電暴可以起源于磁星爆發(fā)，破解了快速射電暴的起源之謎，并為理解快速射電暴的輻射機(jī)制和磁星的爆發(fā)機(jī)制提供了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)。本研究工作主要由中國科學(xué)院高能物理研究所（簡稱“高能所”）、北京師范大學(xué)、美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)、清華大學(xué)等單位完成。
快速射電暴（Fast Radio Burst，簡稱FRB）是2007年發(fā)現(xiàn)的神秘的天文現(xiàn)象，持續(xù)時間只有幾毫秒，其起源和產(chǎn)生機(jī)制是當(dāng)今天文學(xué)最大的謎題之一。要弄清快速射電暴產(chǎn)生的原因，關(guān)鍵有兩點(diǎn)：第一是要找到其對應(yīng)的天體，第二是看到快速射電暴在其它波段的輻射，限制其物理機(jī)制。
2020年4月28日， 格林威治時間下午2點(diǎn)34分，加拿大CHIME實(shí)驗(yàn)和美國STARE2實(shí)驗(yàn)同時看到了一個亮度極高的快速射電暴，被命名為FRB 200428，其方向與銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154方向大概一致，而且根據(jù)恒星際介質(zhì)對不同頻率射電信號之間的時間延遲推算，暴發(fā)源的距離為大約3萬光年，也跟SGR J1935+2154大致相符，因此，F(xiàn)RB 200428很可能起源于銀河系內(nèi)的這顆磁星，但還需要更多的觀測證據(jù)加以確認(rèn)。
磁星是表面磁場強(qiáng)度為地球磁場強(qiáng)度百萬億倍以上的中子星，在活躍期間會出現(xiàn)劇烈的X 射線暴發(fā)，因此很多理論家認(rèn)為它們也可以產(chǎn)生快速射電暴。2020年4月中旬，SGR J1935+2154進(jìn)入了一個新的活躍期，開始出現(xiàn)頻繁的X射線暴發(fā)。在這種情況下，慧眼衛(wèi)星調(diào)整了既定的觀測計(jì)劃，對這顆磁星進(jìn)行了長時間定點(diǎn)觀測。在FRB 200428之前約8.6秒，慧眼衛(wèi)星探測到了來自這顆磁星方向的一個極亮的X射線暴發(fā)，它同時也被歐洲的INTEGRAL衛(wèi)星、俄羅斯的KONUS-WIND探測器和意大利的AGILE衛(wèi)星監(jiān)測到。這個時間差別正好與恒星際物質(zhì)對射電信號的延遲相當(dāng)，說明X射線暴和快速射電暴起源于同一次爆發(fā)。此外，慧眼衛(wèi)星基于獨(dú)特的準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)，對X射線暴進(jìn)行了高精度定位，從而證明了該X射線暴和快速射電暴都來自這顆磁星。這是人類首次確認(rèn)快速射電暴的起源天體，也是首個起源于銀河系內(nèi)的快速射電暴。對于理解快速射電暴的物理本質(zhì)，這是一個重要的里程碑。關(guān)于FRB200428的相關(guān)研究成果，被英國《自然》雜志評為2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，也被美國《科學(xué)》雜志列入2020年十大科學(xué)突破。
慧眼衛(wèi)星觀測磁星（中科院高能所供圖）
跟其它高能天文衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)相比，慧眼衛(wèi)星對FRB 200428的觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)性最好、能區(qū)覆蓋最寬，提供了最為豐富、精細(xì)的時變和能譜信息。慧眼衛(wèi)星還是國際上獨(dú)立定位了該X射線暴的兩顆天文衛(wèi)星之一，定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于探測到FRB 200428的兩個射電望遠(yuǎn)鏡的精度。在這個X射線暴發(fā)的光變曲線中，慧眼衛(wèi)星探測到兩個X射線脈沖跟快速射電暴的兩個峰在時間上高度吻合，該結(jié)果后來也被其它衛(wèi)星的數(shù)據(jù)所證實(shí)?；垩坌l(wèi)星還是唯一給出了暴發(fā)期間X射線能譜詳細(xì)演化的設(shè)備，發(fā)現(xiàn)該X射線暴峰值處的X射線能譜和其它時間段暴的能譜顯著不同，同時也與絕大多數(shù)的磁星X射線暴明顯不同。這些結(jié)果對于理解快速射電暴的產(chǎn)生機(jī)制至關(guān)重要。
總結(jié)而言，慧眼衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了：該X射線暴來自于磁星SGR J1935+2154；該X射線暴的兩個X射線脈沖是該快速射電暴的高能對應(yīng)體；該X射線暴的能譜十分特殊。因此，慧眼衛(wèi)星證認(rèn)了快速射電暴的磁星起源，該重大發(fā)現(xiàn)對于理解快速射電暴的產(chǎn)生和輻射機(jī)制具有關(guān)鍵作用。這次對該磁星和快速射電暴的觀測，也體現(xiàn)了慧眼衛(wèi)星作為空間天文臺的強(qiáng)大科學(xué)能力。
據(jù)悉，慧眼衛(wèi)星是我國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星，由高能所李惕碚、吳枚等在1993年提出。自2017年6月15日發(fā)射升空以來，慧眼衛(wèi)星已在軌穩(wěn)定運(yùn)行超過3年半，并在黑洞、中子星等研究方面取得一系列重要成果。
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