天关（爱因斯坦探针，EP）卫星开启了一扇探索遥远宇宙的新窗口，有望让我们以全新视角观察宇宙中最遥远的爆发现象。距发射后仅三个月，EP便成功探测一例神秘的快速X射线暂现源。对此进行的深入分析表明，我们可能需要对伽马射线暴这一壮观的宇宙爆发现象的产生机制进行重新审视与思考。

EP卫星由中国科学院主导，携手欧洲航天局、德国马普地外物理研究所以及法国国家空间研究中心共同打造。2024年1月9日，卫星在西昌卫星发射中心发射，卫星上搭载一台宽视场X射线望远镜“万星瞳”（WXT）和一台后随X射线望远镜“风行天”（FXT），WXT负责广域监测宇宙中出没无常的X射线暂现源，FXT负责对WXT发现的暂现源做更为精细深入的后随观测。

2024年3月15日20时10分44秒，WXT以其敏锐的“目光”和宽达3600平方度的广阔视野，在软X射线波段捕捉到了一例爆发事件的微弱脉冲信号。该爆发被命名为EP240315a，其亮度存在快速波动且持续超17分钟后才逐渐消失。中国科学院国家天文台的刘元研究员为该论文的共同第一作者。他同时也设计了WXT的星载触发软件并有幸见证了这一算法完美运行的时刻。

在该爆发的X射线信号被探测到1.1小时后，南非的ATLAS望远镜探测到其快速衰减的光学对应体。后续通过夏威夷的双子星北望远镜（Gemini-North telescope）和智利的甚大望远镜 （the Very Large Telescope）的观测，确认这个爆发源自遥远的早期宇宙。该爆发发生时宇宙年龄仅为现在的10%，其信号花费了125 亿年才抵达地球。EP240315a的发现标志人类首次探测到来自宇宙早期爆发的软X射线信号。

EP240315a的发现，也促成了EP团队与意大利罗马托尔维尔加塔大学的Roberto Ricci博士的合作。他启动了对这一伽马射线暴的长期射电波段监测。借助澳大利亚望远镜紧凑阵列（Australian Telescope Compact Array），三个月的射电观测证实其能量输出符合伽马射线暴特征。

伽马射线暴是已知宇宙中最强的爆发现象之一，通常由大质量恒星爆炸产生。后续分析发现，EP240315a与名为GRB240315C的伽马射线暴相关，该暴也被美国宇航局（NASA）的Swift-BAT和俄罗斯的Konus-Wind探测到。

“这些成果表明，不少快速X射线暂现天体可能与伽马射线暴相关，像EP这样的灵敏监测器能精准定位它们。”Roberto Ricci博士表示。然而，谜团依旧，EP发现的伽马射线暴很特殊。

一般情况下，X射线比伽马射线提前几十秒出现，但EP240315a却提前了超过六分钟。“如此长的延迟前所未见。”中国科学院国家天文台副研究员孙惠说。“这为我们带来全新认知，或许要重新思考伽马射线暴模型。”北京师范大学教授高鹤强调。

“EP240315a这一国际合作研究表明，EP将会在高能时域天文领域的全球协同观测和合作中发挥关键作用。” 天关卫星快速河外暂现源科学组负责人吴雪峰研究员评价。

过去的设备虽然能探测软X射线，但EP凭借其卓越的灵敏度和宽广视场，真正打开了这个窗口。“这只是一个开始，充分展现了EP探测早期宇宙爆发的潜力。”EP首席科学家，中国科学院国家天文台研究员袁为民说。“EP刚‘睁眼’就发现新现象，未来定有更多惊喜。”欧洲航天局项目科学家Erik Kulkkers博士满怀期待。

EP240315a的观测成果，不仅丰富了我们对宇宙早期伽马射线暴的认识，更为探索宇宙的起源与演化提供了全新的视角和研究方向。随着EP的持续运行以及更多其他设备的投入使用，相信未来将有更多类似的宇宙奥秘被逐一揭开。

该项研究由中国科学院国家天文台、中国科学院高能物理研究所、北京师范大学、中国科学院紫金山天文台以及美国内华达大学等多家科研机构合作完成。国家天文台刘元研究员、孙惠副研究员及徐栋研究员为共同第一作者，北京师范大学高鹤教授、国家天文台张臣研究员、高能物理研究所陈勇研究员、中国科学院紫金山天文台吴雪峰研究员为共同通讯作者。

研究成果已发表在Nature Astronomy，Soft X-ray prompt emission from the high-redshift gamma-ray burstEP240315a by Liu et al，更多细节等待大家去探索！

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-024-02449-8

图1 EP-WXT探测到的快速X射线瞬变源的软X射线图像和光变曲线。a图中展示的是EP搭载的48个WXT CMOS芯片之一捕捉到的EP240315a图像。单个CMOS芯片的视场为9.3°×9.3°。该次观测同时探测到了另外两个明亮的X射线源。b图中展示的是EP240315a在0.5-4 keV波段的净计数率光变曲线以及光谱演化。每个数据点对应的时间宽度为10秒。灰色阴影区域表示用于光谱分析的六个时期。红色阴影区域表示Swift-BAT和Konus-Wind探测到伽马射线辐射的时间窗口。光子指数的垂直误差棒表示1σ置信水平。水平误差棒表示每个时期的时长。（Credit: EPSC）

图2 EP探测EP240315a的艺术想象图(Credit: Openverse/EPSC)