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

1. 天關(guān)衛(wèi)星為什么原本叫愛因斯坦探針？

那我先說一下我們這個衛(wèi)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(wèi)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(xiàn)又很快消失的一類天體或現(xiàn)象的衛(wèi)星。這類天體和現(xiàn)象，在天文學(xué)上叫做暫現(xiàn)天體、暫現(xiàn)源或天體的爆發(fā)。

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

我們還有一個科學(xué)目標(biāo)是希望能夠捕捉到與引力波成協(xié)的電磁輻射，而引力波也是愛因斯坦相對論預(yù)言的現(xiàn)象。因此，在提出衛(wèi)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(wèi)星完成了在軌測試和標(biāo)定，正式交付給科學(xué)團(tuán)隊。因為這是中科院的衛(wèi)星，而中科院的衛(wèi)星系列有一個傳統(tǒng)，即用比較中國化的名稱來命名。“愛因斯坦探針”雖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(wèi)星名稱。

為此，我們發(fā)起了一個為衛(wèi)星征集中國名稱的活動（其實在發(fā)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(guān)”。為什么叫“天關(guān)”呢？它的意義非常好。

我們知道，愛因斯坦探針衛(wèi)星是用來探測宇宙中劇烈爆發(fā)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(xué)家觀測到一次非常劇烈、著名的超新星爆發(fā)。這顆超新星被命名為“天關(guān)客星”。

“客星”意指它并非經(jīng)常出現(xiàn)在天空，不像恒星或行星那樣固定可見。它是偶發(fā)出現(xiàn)，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(fā)發(fā)生在古代中國星座體系中的“天關(guān)”星官附近，因此古代天文學(xué)家將其命名為“天關(guān)客星”。

這顆天關(guān)客星非常有名。在近一千年后的今天，我們?nèi)阅芸吹剿倪z跡——著名的蟹狀星云。許多望遠(yuǎn)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(wèi)星則研究它的X射線輻射。

天關(guān)客星這顆超新星對現(xiàn)代超新星理論研究做出了巨大貢獻(xiàn)，也證明了中國古代天文學(xué)家對世界天文學(xué)的卓越貢獻(xiàn)。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(wèi)星命名為“天關(guān)”。一方面是為了銘記中國古代天文學(xué)家對世界天文學(xué)的這一開創(chuàng)性貢獻(xiàn)；另一方面也是為了激勵當(dāng)代和未來的年輕科學(xué)家，繼續(xù)發(fā)揚探索宇宙的精神，為人類認(rèn)知宇宙做出更多貢獻(xiàn)。這就是我們將衛(wèi)星改名為“天關(guān)”的原因，它極具中國特色。

2. 天關(guān)衛(wèi)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(chǎn)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(huán)境，例如發(fā)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(tài)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(qū)域的過程。例如，對于黑洞，X射線產(chǎn)生于更靠近黑洞視界的區(qū)域，而可見光可能產(chǎn)生于相對較遠(yuǎn)的區(qū)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(xiàn)象，其溫度或物理過程各異，導(dǎo)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(yīng)當(dāng)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(xiàn)象或物理過程。只有將不同觀測能段（觀測窗口）的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，我們才能對一個天體的本質(zhì)或其附近的物理過程有更全面和準(zhǔn)確的認(rèn)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(xué)家?guī)砹四男┯腥さ陌l(fā)現(xiàn)？

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(jù)，正是來自X射線觀測。通過X射線觀測，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)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(jì)60年代最早被提出的黑洞候選體。

4. 黑洞既會產(chǎn)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(shù)據(jù)結(jié)合起來分析。而且，一旦能將引力波和電磁波數(shù)據(jù)結(jié)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(xì)或哪個先到達(dá)。根據(jù)目前的理解，它們的產(chǎn)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(dá)并被探測到，那么我們對它們的探測在時間上應(yīng)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(chuàng)作培育計劃扶持作品

受訪人：袁為民

審核：茍利軍 中國科學(xué)院國家天文臺 研究員

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)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(chuàng)作培育計劃

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