“天关”卫星首例科学成果发布——探测到新型X射线暂现源EP240408a

北京时间2024年10月31日，中国科学院牵头研制的空间科学卫星——爱因斯坦探针卫星完成在轨交付，并正式命名为“天关”卫星。在交付仪式上，中国科学院还发布了“天关”卫星取得的其在轨运行后的首个重要科学成果：探测到一例具有独特X射线特性的暂现源——EP240408a。该暂现源因其在X射线波段独特的时间和光谱特性而受到关注，此类事件在天文学领域尚属首次观测到。该成果由《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版于10月30日在线发表。EP240408a的发现标志着“天关”卫星在揭示宇宙中未知现象方面迈出了重要的第一步。

EP240408a于2024年4月8日首次被“天关”的宽视场X射线望远镜（WXT）探测到。随后，通过EP的后随X射线望远镜FXT、Swift雨燕卫星和NICER等空间望远镜进行的后续观测，科学家们进一步确认了这一发现。

EP240408a在最初阶段的X射线强度相对稳定，在0.5-4 keV的能量范围内保持在10-11 erg cm-2 s-1的水平。在此期间，该暂现源爆发了一个非常强烈的软X射线耀发，该耀发非常短暂，只持续约12秒，但亮度极高，达到了3.9 × 10-9 erg cm-2 s-1，是当次观测稳定亮度的300倍，并且呈现出三个对称的峰值。通过“天关”、NICER和Swift的后续监测，团队发现EP240408a的X射线辐射在大约4.6天后开始快速减弱。到了第7天，EP240408a最后一次在X射线被探测到，这时它的X射线强度已经降至原来的十分之一。从第10天起，在X射线波段再也没有探测到EP240408a，这可能意味着它的X射线辐射已经结束。由于在发现前13天的WXT观测中没有检测到EP240408a，我们估计它的X射线活跃期可能在7到23天之间。EP240408a的X射线光谱显示为非热性，可以通过吸收幂律模型进行拟合，光子指数在1.8到2.5之间变化。GROND、NOT、GSP、MASTER、BOOTES-6、Swift搭载的紫外光学望远镜（UVOT）等设施开展的近红外到近紫外光学后随观测并没有探测到EP240408a；ATCA开展的射电波段后随也没有探测到该源。GECAM-B卫星在EP240408a 12秒耀发期间覆盖了这个天区，但仅得到硬X射线能端的流量上限。

基于它的时间和光谱特性，似乎EP240408a与目前已知的各类X射线暂现源的典型代表都不相符。由于缺乏多波段，特别是光学的对应体，因此无法进行红移测量，这使得确定其性质变得更加困难。尽管如此，科研团队还是尝试通过将其时间和光谱特性与目前已知的可能与EP240408a有一定关联的暂现源类型进行了比较，来获得对这一源的一些了解。

文章的第一作者国家天文台副研究员张文达表示：“EP240408a的时变和光谱特性与我们已知的X射线暂现源都不完全匹配，包括喷流潮汐瓦解恒星事例（TDE）、伽马射线暴（GRB）、X射线双星（XRB）、或快速蓝色光学暂现源（FBOT），EP240408a可能不属于目前已知的任何X射线暂现源类型，可能代表了一种新的或罕见的天文现象。”

EP240408a的X射线光谱显示出非热性质，光子指数约为2，与热TDE的超软X射线光谱明显不同。与喷流TDE有相似之处，如和喷流TDE的原型Sw J1644+57相比，两者都呈现非热谱，并在X射线强度的时间演化上都遵循初始平台-幂律衰减的模式。然而，相比后者，EP240408a的衰减更为陡峭，且在光学、射电和近红外波段的辐射较弱，这与典型的喷流TDE不一致。EP240408a是持续时间为12.3秒的短暂而明亮的耀斑，让人联想到长伽马射线暴（GRB）的瞬时辐射，但其持续的X射线辐射模式与GRB的余辉光变曲线不一致，使其不太可能是GRB。EP240408a耀发的快速衰减和在多波段的微弱性与典型XRB的特性不吻合，减少了它是XRB的可能性。与快速蓝光学暂现源（FBOT）AT2018cow相比，两者在X射线强度及光变曲线上相似，但在光学亮度上有显著差异，进一步降低了EP240408a是FBOT的可能性。

“天关”卫星首席科学家袁为民表示：“EP240408a的发现可能预示着一类全新的暂现源类型，此类短期X射线耀发具有大约10天的时间尺度，在以前的时域X射线调查中有可能被遗漏了，目前其他正在运行的X射线望远镜或其它波段的望远镜很难探测到类似对象，EP的这一发现对于我们理解宇宙中的极端物理过程具有重要意义。”

“天关”卫星项目由中国科学院主导，欧洲航天局（ESA）、马普地外物理研究所（MPE）和法国国家空间研究中心（CNES）参与研制。EP于2024年1月9日发射升空，并于同年7月开始开展常规的科学运行。EP240408a的发现是“天关”在轨运行两个月后取得的成果。

随着“天关”及其他未来空间X射线望远镜的更多监测，预计能将发现更多此类暂现源。此外，对这些暂现源事件进行及时且全面的多波段后续观测，以及精确测量它们的红移，将进一步帮助揭示它们的物理属性和起源机制。

了解研究详情，请读原文：
Einstein Probe discovery of EP240408a: A peculiar X-ray transient with an intermediate timescale.
Sci. China-Phys. Mech. Astron. 68, 219511 (2025), doi：10.1007/s11433-024-2524-4