爱因斯坦探针卫星（“天关”卫星）在轨交付仪式暨成果发布会10月31日在中国科学院国家空间科学中心举行。与我们熟悉的“悟空”号、“墨子”号等空间科学卫星相比，“天关”卫星的科学目标是什么？自2024年1月9日成功发射以来，取得了哪些科学成果？为什么这颗卫星被命名为“天关”？

“天关”卫星的科学目标是什么？ 

 “天关”卫星是中国科学院空间科学（二期）战略性先导科技专项立项并实施的空间科学卫星系列任务之一，是面向时域天文学的发现型X射线天文探测卫星。“天关”卫星利用软X射线这一新的监测窗口，开展高灵敏度实时动态时域巡天监测，旨在发现和探索宇宙中的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。

“天关”卫星2024年1月9日成功发射。卫星上配备宽视场X射线望远镜（WXT）和后随X射线望远镜（FXT），在为期半年的在轨测试中表现出色，性能超出设计预期。与国际上现有的同领域设备相比，“天关”卫星的探测灵敏度和空间分辨率提高了一个数量级以上。

“天关”卫星取得了哪些科学成果？

“天关”卫星2024年1月9日成功发射，并于7月起开展常规的科学运行。目前，“天关”卫星以其卓越的X射线探测能力，探测到多种类型的暂现天体，并捕捉到几例可能的新类型暂现源，成功获取了由中国自主研制设备观测到的首张全天X射线天图，标志着X射线时域天文领域进入了新的时代。

图1  “天关”卫星获得的首个X射线全天天图（银道坐标系）

在测试和运行的初期阶段，“天关”卫星已经探测到60例确定的暂现天体，上千例暂现天体候选体，以及480多例恒星耀发，探测到上百例已知天体的爆发。“天关”卫星团队向国际天文界发送了100多条天文警报，引导了国际上地面和空间多波段设备的后随观测。“天关”卫星所探测到的X射线暂现天体种类丰富，涉及了恒星、白矮星、中子星、各种质量类型的黑洞、伽马射线暴、超新星等，辐射持续时长覆盖了从几十秒到几个月，跨越了6个数量级。

图2  “天关”卫星宽视场X射线望远镜探测到的6800多个X射线源在天球上的分布（银道坐标系）

在银河系内，“天关”卫星发现了多个新的暂现源，其中一个可能是新的恒星级黑洞候选体或中子星，被命名为EP240904a。它还发现了位于双星系统中的多个新的中子星和白矮星，并监测到多个已知黑洞、中子星和白矮星双星系统的爆发。

“天关”卫星的视野不仅限于银河系。在小麦哲伦云中，它探测到一个新的爆发源，研究表明其产生于一个非常罕见的白矮星与Be星组成的双星系统。在更远的宇宙中，卫星发现了一例正在发生的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件EP240222a，实现了我国自主天文观测设备在该领域“零的突破”。

“天关”探测到了约40例来自宇宙深处的快速暂现天体。令人惊奇的是，只有少部分是最常见的快速暂现天体——伽马射线暴，而其余大部分则没有伽马射线辐射或相对偏弱，部分有可能来自于其他新的暂现天体类型。“天关”卫星探路者LEIA（一个 WXT 鉴定件模块）捕捉到的LXT230307a，很可能来自于罕见的双中子星并合所产生的大质量中子星的X射线辐射。

图3  “天关”探测到的一例来自256亿光年之外的伽马射线暴EP240315a。

它产生于宇宙大爆炸后约12亿年的时期，不到现在宇宙年龄的十分之一。

“天关”探测到最远的天体是来自256亿光年之外的伽马射线暴EP240315a。这一发现表明了卫星探测来自遥远的早期宇宙伽玛暴的能力，也为进一步理解恒星塌缩产生黑洞及相对论性喷流的物理过程提供了新的视角。该项工作是由“天关”科学团队主导，联合了国际上包括多个空间和地面多波段设备的庞大国际合作团队共同完成的。这不仅体现了“天关”在时域天文领域的引领作用，也彰显了其国际影响力。

图4  《中国科学：物理学 力学 天文学》期刊封面图，暂现天体EP240408a的发现

2024年4月8日，“天关”发现一例暂现天体EP240408a，并记录了其X射线的一次剧烈爆发。此次爆发的亮度增强了300倍，持续了仅12秒。随后，该X射线天体在大约10天后消失。此类中等时标的暂现源，在以往的观测中很少出现。该天体的光谱和时变特征与目前已知的天体类型均不完全一致，表明它可能属于一种前所未知的暂现天体类别。这一发现对于拓展我们对宇宙暂现天体族群的认识以及理解极端物理过程具有重要的科学价值。该成果作为“天关”团队首篇正式发表的科学论文，于北京时间10月30日在《中国科学：物理学 力学 天文学》（SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy）期刊在线发表。

“天关”卫星首席科学家，国家天文台研究员袁为民表示：“EP240408a的发现可能预示着一类全新的暂现源类型。其辐射集中在X射线，且较为暗弱，持续时间只有10 天左右，很难被其他X射线和其他波段的望远镜探测到。‘天关’卫星早期的这些发现表明，我们之前所认识的暂现天体可能只是冰山一角。这些发现对于我们研究宇宙中的极端天体及其物理过程的多样性具有重要意义。我们将这一创新成果发表在中国的期刊上，也更加彰显了在人类探索宇宙征程中的中国贡献。”

图5  “天关” 宽视场X射线望远镜在发现EP240408a的观测中获得的X射线图像：整个探测器上的探测图像（左侧图）以及局部放大的图像（中间图）。此外，还展示了在发现EP240408a约13天前的观测中，在该源方位处的X射线图像以供对比（右侧图）。在所有图像中，源的定位误差（3角分)标记为绿色圆圈，位于EP240408a的位置。

除了暂现天体以外，“天关”还观测了其他丰富的天体类型，包括我们所在的太阳系内的月球、木星和土星、宁静状态下的恒星、银河系和近邻星系中的致密天体和超新星遗迹、一直到遥远星系中的超大质量黑洞和相对论性喷流、星系团等等。

卫星正式在轨交付给中国科学院国家天文台等科学用户使用

在10月31日举行的卫星在轨交付仪式暨成果发布会上，卫星系统总师、中国科学院微小卫星创新研究院副院长张永合作了“天关”卫星在轨测试总结报告。相关单位签署了卫星在轨交付使用证书和委托书，卫星正式在轨交付给中国科学院国家天文台等科学用户使用。

长期以来，中国科学院充分发挥体系化建制化优势和国家战略科技力量的骨干引领作用，在2011年，发起了空间科学先导专项，发射了一系列的科学卫星，初步形成了以“悟空”“墨子”号等为代表的我国空间科学卫星系列，推动我国空间科学进入创新发展的“快车道”。

在《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》的指引下，中国科学院将梯次布局和论证实施系列科学卫星，统筹和强化任务驱动的基础研究，打造空间科学高水平人才队伍，深化国际合作，加强科学普及，不断取得具有重大国际影响力的标志性原创成果，加快实现空间科学高质量发展。

科普时间：为什么这颗卫星被命名为“天关”？

爱因斯坦探针（EP）卫星是中国科学院空间科学（二期）战略性先导科技专项立项并实施的空间科学卫星系列任务之一。将EP卫星命名为“天关”卫星。

“天关”源于我国北宋至和元年司天监观测并记录的 “天关客星”超新星爆发（SN1054）。它作为人类历史上最重要的天文事件之一，被世界科技史界称为“中国新星”，其遗骸形成的蟹状星云是国际天文届广泛引用的《梅西耶星表》（1771）中的第一号天体（M1）。将EP卫星命名为“天关”卫星，体现了中国在超新星爆发观测记录方面的深厚渊源和对世界天文学的卓越贡献。

新闻来源：新华网