2024年1月，我國在西昌衛星發射中心采用長征二號丙運載火箭，將“天關”衛星（又名愛因斯坦探針衛星）發射升空，被兩院院士評選為2024年中國十大科技進展新聞。科普中國采訪到了天關衛星首席科學家袁為民研究員，以下為采訪實錄：

1. 天關衛星為什么原本叫愛因斯坦探針？

那我先說一下我們這個衛星是來干什么的，然后你就知道為什么叫這個名字。

我們的衛星之前叫做愛因斯坦探針（EinsteinProbe）。它是一個在X射線波段觀測宇宙、捕捉宇宙中突然出現又很快消失的一類天體或現象的衛星。這類天體和現象，在天文學上叫做暫現天體、暫現源或天體的爆發。

因為這類天體產生于宇宙中非常極端和致密的天體環境，比如黑洞、中子星等，這些都是愛因斯坦廣義相對論所預言的。

我們還有一個科學目標是希望能夠捕捉到與引力波成協的電磁輻射，而引力波也是愛因斯坦相對論預言的現象。因此，在提出衛星項目時，我們把它叫做“愛因斯坦探針”——“探針”意指用來探索未知的工具。

去年，衛星完成了在軌測試和標定，正式交付給科學團隊。因為這是中科院的衛星，而中科院的衛星系列有一個傳統，即用比較中國化的名稱來命名?！皭垡蛩固固结槨彪m然是一個國際化且非常好的名字，我們也非常喜歡，但它比較長。對于中國的工作而言，大家可能更喜歡一個更具中國特色、更中國化的衛星名稱。

為此，我們發起了一個為衛星征集中國名稱的活動（其實在發射之前就征集了）。我們從大家推薦的幾百個名稱中，最終選定了“天關”。為什么叫“天關”呢？它的意義非常好。

我們知道，愛因斯坦探針衛星是用來探測宇宙中劇烈爆發的天體，其中一類就是超新星（大家可能聽說過）。超新星在人類歷史上，幾千年前就有記載和觀測。最著名的是在中國宋代，公元1054年，北宋天文學家觀測到一次非常劇烈、著名的超新星爆發。這顆超新星被命名為“天關客星”。

“客星”意指它并非經常出現在天空，不像恒星或行星那樣固定可見。它是偶發出現，過段時間又消失，如同“客人”來訪，所以稱為“客星”。

1054年的超新星爆發發生在古代中國星座體系中的“天關”星官附近，因此古代天文學家將其命名為“天關客星”。

這顆天關客星非常有名。在近一千年后的今天，我們仍能看到它的遺跡——著名的蟹狀星云。許多望遠鏡在各個電磁波段（如可見光）都拍攝到了它壯觀的圖像，而我們的衛星則研究它的X射線輻射。

天關客星這顆超新星對現代超新星理論研究做出了巨大貢獻，也證明了中國古代天文學家對世界天文學的卓越貢獻。李約瑟在其對中國古代科技的評價中就持此觀點。

因此，我們將衛星命名為“天關”。一方面是為了銘記中國古代天文學家對世界天文學的這一開創性貢獻；另一方面也是為了激勵當代和未來的年輕科學家，繼續發揚探索宇宙的精神，為人類認知宇宙做出更多貢獻。這就是我們將衛星改名為“天關”的原因，它極具中國特色。

2. 天關衛星是在什么波段下工作的？

我們工作在X射線波段。為什么選擇X射線？因為X射線波段是探索宇宙劇烈活動的最佳窗口之一。X射線光子的能量比可見光光子高幾千倍，因此它產生于宇宙中最極端、最活躍的天體附近，源于非常極端的物理過程。

X射線能夠揭示可見光無法看到的劇烈或極端的物理過程和環境，例如發生在黑洞、中子星、白矮星附近的過程（可見光對此無能為力）。因此，在X射線波段探測動態宇宙是一個極佳的窗口。

與其他波段相比，X射線能讓我們看到更靠近極端天體核心區域的過程。例如，對于黑洞，X射線產生于更靠近黑洞視界的區域，而可見光可能產生于相對較遠的區域。并且，有些天體僅在X射線波段輻射，因為它們的能量很高，并非所有天體在所有波段都有輻射。

因此，在不同的輻射波段，我們獲取的物理信息是不同的。不同的天體或現象，其溫度或物理過程各異，導致它們輻射的峰值波段也不同：有些集中在可見光、紅外或紫外波段；另一些則主要輻射X射線。

所以應當說，X射線和其他波段的輻射探測都非常重要。不同的波段探測到的是不同的天體、現象或物理過程。只有將不同觀測能段（觀測窗口）的數據結合起來，我們才能對一個天體的本質或其附近的物理過程有更全面和準確的認識。它們是相輔相成、缺一不可的。

3. 通過觀測宇宙中的X射線，科學家帶來了哪些有趣的發現？

大家可能都聽說過黑洞，對吧？

黑洞最初只是理論上的猜測。而最早能證明宇宙中確實存在黑洞或其候選體的證據，正是來自X射線觀測。通過X射線觀測，天文學家發現宇宙中某些位置存在輻射極強的X射線源，而在其他波段輻射卻非常微弱。例如，最著名的“天鵝座X-1”就是上世紀60年代最早被提出的黑洞候選體。

4. 黑洞既會產生引力波也會有X射線，這兩者會存在時間先后順序嗎？

引力波是時空的漣漪（如同水波），它攜帶了大量物理信息。X射線則是電磁波的一種，它所攜帶的物理信息與引力波在很大程度上是互補的。

因此，要全面了解一個引力波事件（例如它源于何種天體的并合），就需要將引力波和電磁波（如X射線）的數據結合起來分析。而且，一旦能將引力波和電磁波數據結合，就能將其作為一種新的工具或探針，用于研究宇宙的其他奧秘。

很難簡單地說哪個更詳細或哪個先到達。根據目前的理解，它們的產生是基本同時的，傳播速度也都是光速。如果電磁波也能到達并被探測到，那么我們對它們的探測在時間上應該也是接近同時的（考慮到距離和信號強度等因素）。

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

受訪人：袁為民

審核：茍利軍 中國科學院國家天文臺 研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 科普中國創作培育計劃

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