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    “懷柔一號”衛星發現伴隨快速射電暴的X射線暴
    文章來源: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家利用“懷柔一號”引力波暴高能電磁對應體全天監測器(簡稱GECAM極目)發現一個跟神秘的快速射電暴相關聯的X射線暴,并確認其來自銀河系內的磁星SGR J1935+2154。 本次發現是人類第二次探測到快速射電暴的高能對應體,進一步證明磁星爆發過程可以產生快速射電暴,為深入理解快速射電暴的輻射機制和磁星的爆發機制提供了極為寶貴的數據。

      快速射電暴(Fast Radio Burst,簡稱FRB)是2007年發現的神秘天文現象,其持續時間只有幾個毫秒,但在宇宙中發生極為頻繁,根據估算每天至少有成千上萬次到達地球。受限于觀測手段,人們只能探測其中的很小一部分。

      磁星是表面磁場強度為地球磁場強度百萬億倍以上的中子星,在活躍期間會產生劇烈的X 射線爆發。本次觀測中,“懷柔一號”在軌實時發現一例明亮而短暫的X射線暴,準確識別其來自銀河系內的一顆編號為SGR J1935+2154的磁星,且通過北斗短報文快速下傳發布了觀測警報。在“懷柔一號”探測到X射線暴之后8秒,加拿大射電望遠鏡CHIME探測到來自這顆磁星的一例快速射電暴。這個時間差跟星際物質對射電信號的色散延遲一致,表明“懷柔一號”探測的X射線暴和CHIME探測的快速射電暴起源于該磁星的同一次爆發活動。

      雖然天文學家進行了大量觀測搜索,但在本次發現之前,只有我國的慧眼衛星等空間望遠鏡于2020年4月28日探測到一例快速射電暴的X射線對應體,成為天文觀測的孤證?!皯讶嵋惶枴毙l星本次發現的X射線暴和第一個快速射電暴X射線對應體一樣,都來自編號為SGR J1935+2154的磁星,進一步證明磁星爆發可以伴隨產生快速射電暴,是徹底破解快速射電暴的起源之謎的重要一步。

      本次磁星爆發發生后,在“懷柔一號”衛星首席科學家熊少林研究員的帶領下,載荷和科學運行團隊迅速響應、密切協同,爭分奪秒開展工作,特別是負責日常爆發值班的碩士研究生王晨巍和張艷秋同學在短時間內完成了初步分析。目前“懷柔一號”的初步觀測結果已發布在天文電報(Atel #15682)。

      “懷柔一號”衛星是中國科學院“空間科學”(二期)戰略性先導科技專項部署發射的首個機遇型空間科學項目,由中科院高能所提出項目概念,承擔載荷和科學應用系統研制,并負責科學觀測運行;國家空間科學中心擔任工程總體并承擔地面支撐系統研制和運行;微小衛星創新研究院負責衛星系統研制?!皯讶嵋惶枴毙l星自2020年12月發射運行以來,項目團隊克服困難、勇于創新,已探測到一大批伽馬暴、磁星爆發、X射線暴、太陽耀斑等高能天體爆發現象。其中,快速射電暴X射線對應體是“懷柔一號”的主要科學目標,也是近年來天文研究的最前沿課題之一。

    圖1:“懷柔一號”衛星在軌觀測爆發天體示意圖。

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