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“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)伴隨快速射電暴的X射線暴
文章來(lái)源:粒子天體中心  2022-10-15
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  2022年10月15日,中科院高能所的科學(xué)家利用“懷柔一號(hào)”引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器(簡(jiǎn)稱(chēng)GECAM極目)發(fā)現(xiàn)一個(gè)跟神秘的快速射電暴相關(guān)聯(lián)的X射線暴,并確認(rèn)其來(lái)自銀河系內(nèi)的磁星SGR J1935+2154。 本次發(fā)現(xiàn)是人類(lèi)第二次探測(cè)到快速射電暴的高能對(duì)應(yīng)體,進(jìn)一步證明磁星爆發(fā)過(guò)程可以產(chǎn)生快速射電暴,為深入理解快速射電暴的輻射機(jī)制和磁星的爆發(fā)機(jī)制提供了極為寶貴的數(shù)據(jù)。

  快速射電暴(Fast Radio Burst,簡(jiǎn)稱(chēng)FRB)是2007年發(fā)現(xiàn)的神秘天文現(xiàn)象,其持續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)毫秒,但在宇宙中發(fā)生極為頻繁,根據(jù)估算每天至少有成千上萬(wàn)次到達(dá)地球。受限于觀測(cè)手段,人們只能探測(cè)其中的很小一部分。

  磁星是表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為地球磁場(chǎng)強(qiáng)度百萬(wàn)億倍以上的中子星,在活躍期間會(huì)產(chǎn)生劇烈的X 射線爆發(fā)。本次觀測(cè)中,“懷柔一號(hào)”在軌實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)一例明亮而短暫的X射線暴,準(zhǔn)確識(shí)別其來(lái)自銀河系內(nèi)的一顆編號(hào)為SGR J1935+2154的磁星,且通過(guò)北斗短報(bào)文快速下傳發(fā)布了觀測(cè)警報(bào)。在“懷柔一號(hào)”探測(cè)到X射線暴之后8秒,加拿大射電望遠(yuǎn)鏡CHIME探測(cè)到來(lái)自這顆磁星的一例快速射電暴。這個(gè)時(shí)間差跟星際物質(zhì)對(duì)射電信號(hào)的色散延遲一致,表明“懷柔一號(hào)”探測(cè)的X射線暴和CHIME探測(cè)的快速射電暴起源于該磁星的同一次爆發(fā)活動(dòng)。

  雖然天文學(xué)家進(jìn)行了大量觀測(cè)搜索,但在本次發(fā)現(xiàn)之前,只有我國(guó)的慧眼衛(wèi)星等空間望遠(yuǎn)鏡于2020年4月28日探測(cè)到一例快速射電暴的X射線對(duì)應(yīng)體,成為天文觀測(cè)的孤證?!皯讶嵋惶?hào)”衛(wèi)星本次發(fā)現(xiàn)的X射線暴和第一個(gè)快速射電暴X射線對(duì)應(yīng)體一樣,都來(lái)自編號(hào)為SGR J1935+2154的磁星,進(jìn)一步證明磁星爆發(fā)可以伴隨產(chǎn)生快速射電暴,是徹底破解快速射電暴的起源之謎的重要一步。

  本次磁星爆發(fā)發(fā)生后,在“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星首席科學(xué)家熊少林研究員的帶領(lǐng)下,載荷和科學(xué)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)迅速響應(yīng)、密切協(xié)同,爭(zhēng)分奪秒開(kāi)展工作,特別是負(fù)責(zé)日常爆發(fā)值班的碩士研究生王晨巍和張艷秋同學(xué)在短時(shí)間內(nèi)完成了初步分析。目前“懷柔一號(hào)”的初步觀測(cè)結(jié)果已發(fā)布在天文電報(bào)(Atel #15682)。

  “懷柔一號(hào)”衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院“空間科學(xué)”(二期)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)部署發(fā)射的首個(gè)機(jī)遇型空間科學(xué)項(xiàng)目,由中科院高能所提出項(xiàng)目概念,承擔(dān)載荷和科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)研制,并負(fù)責(zé)科學(xué)觀測(cè)運(yùn)行;國(guó)家空間科學(xué)中心擔(dān)任工程總體并承擔(dān)地面支撐系統(tǒng)研制和運(yùn)行;微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)衛(wèi)星系統(tǒng)研制?!皯讶嵋惶?hào)”衛(wèi)星自2020年12月發(fā)射運(yùn)行以來(lái),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)克服困難、勇于創(chuàng)新,已探測(cè)到一大批伽馬暴、磁星爆發(fā)、X射線暴、太陽(yáng)耀斑等高能天體爆發(fā)現(xiàn)象。其中,快速射電暴X射線對(duì)應(yīng)體是“懷柔一號(hào)”的主要科學(xué)目標(biāo),也是近年來(lái)天文研究的最前沿課題之一。

圖1:“懷柔一號(hào)”衛(wèi)星在軌觀測(cè)爆發(fā)天體示意圖。


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