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国家高能物理科学数据中心和国家空间科学数据中心联合为发现伴随快速射电暴的X射线暴提供服务

文章来源:国家高能物理科学数据中心

更新时间:2022-10-17 16:19

       2022年10月15日,中科院高能所的科学家利用“怀柔一号”(中文昵称“极目”,英文简称GECAM)卫星的观测数据发现一个跟神秘的快速射电暴相关联的X射线暴,并确认其来自银河系内的磁星SGR J1935+2154。 本次发现是人类第二次探测到快速射电暴的高能对应体,进一步证明磁星爆发过程可以产生快速射电暴,为深入理解快速射电暴的辐射机制和磁星的爆发机制提供了极为宝贵的数据。

       快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)是2007年发现的神秘天文现象,其持续时间只有几个毫秒,但在宇宙中发生极为频繁,根据估算每天至少有成千上万次到达地球。受限于观测手段,人们只能探测其中的很小一部分。

       磁星是表面磁场强度为地球磁场强度百万亿倍以上的中子星,在活跃期间会产生剧烈的X 射线爆发。本次观测中,“怀柔一号”在轨实时发现一例明亮而短暂的X射线暴,准确识别其来自银河系内的一颗编号为SGR J1935+2154的磁星,且通过北斗短报文快速下传发布了观测警报。在“怀柔一号”探测到X射线暴之后8秒,加拿大射电望远镜CHIME探测到来自这颗磁星的一例快速射电暴。这个时间差跟星际物质对射电信号的色散延迟一致,表明“怀柔一号”探测的X射线暴和CHIME探测的快速射电暴起源于该磁星的同一次爆发活动。

       虽然天文学家进行了大量观测搜索,但在本次发现之前,只有我国的慧眼卫星等空间望远镜于2020年4月28日探测到一例快速射电暴的X射线对应体,成为天文观测的孤证。“怀柔一号”卫星本次发现的X射线暴和第一个快速射电暴X射线对应体一样,都来自编号为SGR J1935+2154的磁星,进一步证明磁星爆发可以伴随产生快速射电暴,是彻底破解快速射电暴的起源之谜的重要一步。

       本次磁星爆发发生后,首席科学家熊少林研究员的带领科研团队利用怀柔在短时间内利用“怀柔一号”卫星观测数据完成了初步分析。目前“怀柔一号”的初步观测结果已发布在天文电报(Atel #15682)。

       “怀柔一号”卫星是中国科学院“空间科学”(二期)战略性先导科技专项部署发射的首个机遇型空间科学项目。该卫星自2020年12月发射运行以来,已探测到一大批伽马暴、磁星爆发、X射线暴、太阳耀斑等高能天体爆发现象。其中,快速射电暴X射线对应体是“怀柔一号”的主要科学目标,也是近年来天文研究最前沿课题之一。

       国家空间科学数据中心(NSSDC)承担卫星地面支撑系统建设,负责“怀柔一号”卫星数据预处理与产品生产、产品分发、数据归档和联合发布等任务。自卫星发射以来,NSSDC利用为怀柔一号定制的“数据处理与管理分平台(GECAM专用)”,第一时间完成卫星原始数据预处理,以分钟级响应完成北斗警报信息的提取和处理,分发至科学应用系统开展后续警报分析和发布;同时,为科学应用系统提供按触发事件组织的定制数据产品,按优先级提供精准及时的数据分发服务,全方位支撑怀柔一号卫星科学数据分析和成果产出。

       国家高能物理科学数据中心参与了GECAM卫星科学应用系统的开发建设,该系统是实现卫星科学目标的重要保证。科学应用系统将完成有效载荷的性能监测和工作参数优化调整等工作,确保仪器的稳定运行。科学应用系统完成科学数据的标定、生产、存储、发布及快速处理等工作,并开发相应的数据分析软件,满足科学用户针对各种科学目标的数据分析需求。国家高能物理科学数据中心还为GECAM建立了地面数据传输、存储及科学计算平台,为科学数据的生产和科学研究提供服务,助力更多科学成果的发现。

       “怀柔一号”部分科学观测数据已纳入“空间科学-高能物理-天文学首批联合主题数据目录”——“高能瞬变源多波段监测科技资源服务专题”,并在中国科技资源共享网主题资源版块发布,用户可通过提交数据申请并经首席科学家授权后获取数据。后续,国家空间科学数据中心与国家高能物理科学数据中心还将依据数据政策,陆续发布更多科学观测数据,敬请期待。


图1:“怀柔一号”卫星在轨观测爆发天体示意图
 

文章来源:中国科学院高能物理研究所
http://www.ihep.cas.cn/xwdt/gnxw/2022/202210/t20221015_6531751.html