2024年1月9日，愛因斯坦探針衛星（Einstein Probe, 也被稱為“天關”衛星）在中國西昌衛星發射中心成功升空。愛因斯坦探針上搭載了兩臺關鍵儀器：寬視場X射線望遠鏡（WXT）和后續X射線望遠鏡（FXT）。WXT負責持續監測天空中的大范圍X射線事件，而FXT則對WXT發現的目標進行更深入的詳細觀測。

愛因斯坦探針衛星的主要科學目標是試圖解答宇宙中一些大問題，比如黑洞有多普遍？黑洞又是如何吞噬物質，以及驅動噴流的？哪些事件能夠產生引力波，以及如何產生？當一顆恒星爆炸并產生超新星時發生了什么？（圖/中國科學院）

僅在發射后不到三個月，愛因斯坦探針就捕捉到了一次罕見且令人費解的X射線事件——一個持續超過17分鐘的X射線暴，其亮度在消失前多次波動。這類事件被稱為快速X射線暫現源（FXRT），而這一特殊事件被命名為EP240315a。

125億光年之遠的古老爆炸

在新的發現中，愛因斯坦探針探測到的X射線暴屬于低能X射線，通常被稱為軟X射線。雖然是低能X射線，但其能量仍然遠高于可見光或紫外線。在探測到X射線信號約一小時后，位于南非的一臺光學望遠鏡檢測到了來自同一方向的可見光信號。

緊接著，夏威夷的雙子座北望遠鏡和智利的甚大望遠鏡對這一信號進行了后續觀測，通過紅移測量確認，這次的X射線暴事件來自約125億光年之外。這意味著這次事件發生在宇宙僅為當前年齡10%的早期階段，并在漫長的宇宙旅程后才被我們觀測到。

愛因斯坦探針探測到古老的X射線暴的藝術構想圖。（圖/OPENVERSE/Einstein Probe Science Center）

這是天文學家首次在如此古老的爆炸中探測到持續時間如此之長的軟X射線。

重新思考伽馬射線暴

為了更深入研究這一事件，研究團隊利用澳大利亞望遠鏡致密陣（ATCA）對該事件的射電信號進行了為期三個月的觀測，發現EP240315a的能量輸出與典型的伽馬射線暴（GRB）相吻合。

伽馬射線暴是一種極其強大的、短暫的高能輻射。伽馬射線暴分為短暴（持續時間不到 2 秒）和長暴（持續超過2 秒）。天文學家認為，長暴的形成與大質量恒星的核心坍縮有關。（圖/NASA's Goddard Space Flight Center）

后續分析發現，這些X射線與伽馬射線暴GRB 240315C具有一致性。這表明，許多快速X射線暫現源可能與伽馬射線暴有密切關系，而像愛因斯坦探針這樣靈敏的X射線監視器，能夠精準定位這些事件在遙遠宇宙中的來源。結合X射線和射電觀測，天文學家即使在沒有直接探測到伽馬射線的情況下，也能深入研究這些古老的爆炸。

然而，EP240315a仍然留下了一些未解之謎：通常情況下，X射線會比伽馬射線早幾十秒被探測到，但EP240315a的X射線卻比GRB 240315C早了372秒。在過去，天文學家從未觀測到過如此長的延遲。此外，這次X射線暴發的持續時間也遠超預期。這些發現或許預示著，天文學家可能需要重新思考伽馬射線暴的爆發機制。

揭開早期宇宙爆炸的奧秘

此次探測結果證明了愛因斯坦探針在研究早期宇宙暫現事件方面的強大潛力。它為我們打開了一扇全新的窗口，讓天文學家能夠以前所未有的視角研究宇宙中最遙遠的爆炸。盡管過去的一些任務曾觀測到軟X射線，但愛因斯坦探針憑借其卓越的靈敏度和廣闊的視野，開創了全新的研究領域。

研究人員相信，這一發現僅僅是一個開始，隨著時間推移和更多數據的積累，愛因斯坦探針將繼續幫助人類探索這些古老爆炸的深層奧秘，為我們揭示宇宙中更深遠的未知。

#參考來源：

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Einstein_Probe_detects_puzzling_cosmic_explosion

#圖片來源：

封面圖&首圖：OPENVERSE/Einstein Probe Science Center