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　　“慧眼”衛星觀測磁星。中科院高能物理所供圖
　　“慧眼”衛星首席科學家張雙南在辦公室里來回踱步，時不時停下來回復一下微信上的信息。“先討論到這里，我想一想。”
　　2020年4月下旬，一顆名為SGR J1935+2154的銀河系內磁星進入活躍期，出現頻繁的X射線爆發。4月28日一早，張雙南以前的學生、北京師范大學天文系講師林琳建議，讓“慧眼”衛星盯住這顆星。
　　盯不盯？作為“慧眼”衛星的首席科學家，張雙南要考慮的因素很多。磁星是一種擁有極強磁場的中子星，“慧眼”衛星以前做過觀測，但觀測到的有用成果不多。這次是否有可能看到新現象？在昂貴的觀測時間成本和未知的科學回報間，張雙南要做一個平衡。
　　十幾分鐘后，他做出決定。2020年4月28日的中午，“慧眼”衛星收到來自地面的新指令：改變原定觀測計劃，對準磁星SGR J1935+2154，觀測60千秒。
　　正是這個決定，讓“慧眼”衛星抓住了一次宇宙神秘閃爍的起源。2月19日，觀測結果在線發表于《自然—天文學》。
　　猜想
　　指令發出后，是安靜的等待。就在“慧眼”衛星對準磁星后幾個小時，2020年4月28日格林威治時間14時34分，加拿大CHIME實驗和美國STARE2實驗同時通過射電信號看到了一個亮度極高的快速射電暴（FRB），命名為FRB 200428。
　　快速射電暴是2007年發現的神秘天文現象，能在幾毫秒里釋放出太陽一整天釋放的能量。對于這種極亮閃爍的來源，科學界有很多猜測，如兩顆致密星并合、致密星塌縮、磁星爆發、中子星與小行星碰撞等，甚至還有人猜測是外星人發出的信號。
　　從FRB 200428的方向，科研人員推測，它與磁星SGR J1935+2154的方向大概一致，而且根據星際介質對不同頻率射電信號之間的時間延遲推算，爆發源距離約為3萬光年，也跟SGR J1935+2154大致相符。但是，這一猜測缺乏確切的觀測證據。
　　4月29日凌晨，中國科學院高能物理研究所（以下簡稱高能所）的“慧眼”衛星團隊收到了新鮮熱乎的觀測數據。
　　一直負責從海量數據中挖掘出有用信號的高能所副研究員李承奎，很快從數據堆中發現了一個不同尋常的信號。
　　“看到了！”李承奎又驚又喜。“驚”是因為“慧眼”衛星被磁星一個持續了1秒鐘的超亮X射線暴“晃了眼”，數據出現飽和。“喜”是因為“曝光過度”的那1秒鐘，出現在FRB 200428被監測到之前約8.6秒，這個時間差正好與星際物質對射電信號的延遲相當。也就是說，在快速射電暴出現時，這顆磁星正好產生了X射線暴。
　　只有一種解釋能說明這種巧合：FRB 200428來自這顆磁星。
　　實錘
　　2020年4月29日開始，“慧眼”衛星值班室就像一鍋突然被煮沸了的水。李承奎和“慧眼”衛星載荷團隊的其他科研人員開始開發處理數據飽和的代碼，對數據進行修復。這種忙碌狀態一直持續了兩天。
　　“數據越來越有趣，情況越來越簡單，事情越來越重要。”5月2日凌晨3點多，張雙南發了一條朋友圈。
　　在被修復的光變曲線上，兩個X射線脈沖形成了兩道尖峰，出現時間顯示為2020年4月28日14時34分24秒。這兩個尖峰在時間上和射電望遠鏡探測到的FRB 200428的兩個峰高度吻合。
　　假設被證實。“‘慧眼’衛星基于獨特的準直器設計，對X射線暴進行了高精度定位，從而證明了該X射線暴和快速射電暴都來自這顆磁星。這是人類首次確認快速射電暴的起源天體，也是首個起源于銀河系內的快速射電暴。對于理解快速射電暴的物理本質，這是一個重要的里程碑。”張雙南告訴《中國科學報》。
　　“慧眼”衛星探測到的X射線爆發，同時也被歐洲的INTEGRAL衛星、俄羅斯的KONUS-WIND探測器和意大利的AGILE衛星監測到，但由于“慧眼”衛星同時載有低能、中能、高能探測器，“它對FRB 200428的觀測數據統計性最好、能區覆蓋最寬，提供了最豐富、精細的時變和能譜信息。‘慧眼’衛星還是國際上獨立定位了該X射線暴的兩顆天文衛星之一，定位精度遠遠高于探測到FRB 200428的兩個射電望遠鏡的精度。”張雙南說。
　　不僅如此，“慧眼”衛星也是唯一一個給出了爆發期間X射線能譜詳細演化的設備。根據“慧眼”的數據，科研人員發現，該X射線暴峰值處的X射線能譜和其他時間段的能譜顯著不同，同時也與絕大多數的磁星X射線暴明顯不同。
　　很快，他們在《天文學家電報》上公布了這項發現，并于5月22日上傳了該研究的預印本。
　　預印轉正 解謎繼續
　　由于“慧眼”等X射線衛星的科研團隊提交的論文數據多、信息量大，審稿周期長，《自然》雜志決定先刊發幾個地面天文臺對這次快速射電暴的射電研究成果，然后在《自然—天文學》上刊登X射線研究成果。
　　即便最初上傳的只是預印本，研究數據仍令天文界振奮。從預印本到如今通過同行評審正式刊發，8個多月來，論文已被引用了50多次。其間，FRB 200428來自磁星的發現被《自然》評為2020年十大科學發現之一，被《科學》列入2020年十大科學突破。
　　看到“慧眼”衛星團隊發表的數據，STARE2實驗的發起人、美國科學院院士Shrinivas Kulkarni通過郵件向張雙南提出了一個建議：“如果你們能對這顆磁星做連續一個月的觀測，你們將留下一個傳世的數據庫，會非常有科學價值。”
　　這個建議與張雙南的想法不謀而合。2020年5月初，“慧眼”團隊在網上公布了接下來的觀測計劃，寫明了具體哪個時間段地球會擋在“慧眼”衛星和這顆磁星中間，哪段時間“慧眼”衛星會處于關閉狀態。這一做法使得全球的天文臺能與“慧眼”衛星配合安排觀測。
　　“這一個月里，數據非常豐富。‘慧眼’衛星看到了約100個來自這顆磁星的X射線爆發，這些數據非常珍貴。”張雙南表示，“慧眼”衛星團隊在已刊發的論文中并沒有對磁星產生快速射電暴的機制作出詳細的理論解釋，而這正是目前他們利用這些數據深入研究的內容。
　　在“慧眼”衛星穩定運行的同時，高能所牽頭研制的增強型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）在經過10余年的預研后，也已進入方案設計階段。“銀河系外的快速射電暴因為距離更遠，其高能對應體將非常微弱，eXTP將是探測它們的理想設備。”張雙南說。
　　或許，在不久的將來，快速射電暴的神秘面紗將會被徹底揭開。
　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-021-01302-6
　　（原載于《中國科學報》 2021-02-22 第1版）