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天关卫星捕捉黑洞撕碎白矮星高能瞬变源EP250702a——中等质量黑洞潮汐瓦解白矮星候选观测首例

已有 438 次阅读 2026-8-8 08:45 |个人分类:分享|系统分类:科普集锦

2025年7月2日,我国主导的空间X射线天文卫星爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP,俗称“天关”)搭载宽视场X射线望远镜WXT(昵称“万星瞳”)开展全天例行巡天时,探测到一例演化迅速、光度极高的异常X射线暂现源EP250702a,其伽马波段对应体GRB 250702B。回溯多波段时序数据表明,该爆发的X射线物理引擎,较Fermi/GBM记录的伽马耀发提前约1天启动。卫星随即切换观测模式,调用后随X射线望远镜FXT(昵称“风行天”)对该源开展为期一个多月的定点高精度跟踪观测。

0.3–10keV能段观测结果显示:在观测系约20天(经红移修正后源静止系约10天)内,源的各向同性X射线光度由峰值3×1049erg/s快速衰减至1044erg/s,降幅超过5个数量级;与此同时X射线能谱呈现显著的硬‑软演化,幂律光子指数由早期约1逐步软化至3以上,晚期显现明显的热辐射软成分。结合Fermi/GBM、Konus‑Wind卫星数十MeV伽马射线观测得到的亚秒级短时标光变特征,多波段证据链共同支持该事件存在相对论喷流辐射。

综合多波段观测约束可构建自洽的物理图像:EP250702a峰值各向同性X射线光度达到1047-1049erg/s,较已发现的超大质量黑洞潮汐瓦解主序星事件(常规TDE)高出1‑2个数量级;能谱表现为早期硬幂律主导、晚期叠加热软成分的演化特征;源定位落在红移z1.04宿主星系的晕区,而非星系中心核区。Fermi伽马波段的亚秒光变对中心黑洞质量给出严格上限,黑洞质量低于7.5万倍太阳质量,不具备典型星系核超大质量黑洞(>105M)的质量与环境特征。

传统潮汐瓦解事件大多发生于星系中心,由超大质量黑洞撕裂主序恒星,演化时标可达数年,峰值光度相对偏低,一般难以产生短时标MeV伽马喷流。在现有理论框架下,中等质量黑洞(IMBH,102-105M)潮汐瓦解白矮星(WD‑TDE)模型,能够同时复现该源短时标光变、超爱丁顿光度、相对论喷流以及晚期吸积盘软热辐射等全套观测特征,晚期观测到的软辐射即对应白矮星被撕碎后极端超爱丁顿吸积盘的热辐射信号。

以李东悦、张文达、杨俊、陈劲鸿、袁为民为核心,来自中国科学院国家天文台、香港大学、国内多所高校及国际合作单位共300余位科研人员组成的天关卫星科学团队,将该项研究作为封面论文发表于Science Bulletin 2026年第71卷第3期(538‑546页)。论文指出,EP250702a是迄今为止观测证据最为完备、模型匹配度最高的中等质量黑洞潮汐瓦解白矮星候选事件,实现了对理论预言已久的WD‑TDE现象的完整实测捕获。

爱因斯坦探针卫星的独特科学能力,来源于“WXT大视场全天预警发现+FXT高精度能谱与光变后随精测”的闭环观测体系,把此前仅见于数值模拟与理论推演、预期爆发时标为数分钟至数天、伴随数月超爱丁顿吸积平台的白矮星潮汐瓦解事件,转化为完整的实测样本。

该发现具有重要基础天体物理意义。中等质量黑洞是衔接恒星级黑洞(<102M)与星系核超大质量黑洞(⊙)演化链条的缺失关键环节,白矮星潮汐瓦解事件是探测中等质量黑洞极具潜力的天然探针;同时WD‑TDE也是未来空间引力波探测器LISA的重要预期靶源,有望为引力波‑高能电磁多信使天文学开辟新的观测窗口。从天关此前发现的EP240222a等中等质量黑洞长时标暂现源,到本次EP250702a对黑洞吞噬白矮星高能瞬变过程的完整捕获,我国时域X射线天文正在从国际观测的参与者,走向主导定义新型极端高能瞬变源的核心科学问题。

参考文献
Li D, Zhang W, Yang J, Chen J H, Yuan W, et al. A fast powerful X‑ray transient from possible tidal disruption of a white dwarf. Science Bulletin, 2026, 71(3): 538‑546. https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.12.050

关键词:爱因斯坦探针(天关卫星);宽视场X射线望远镜WXT;后随X射线望远镜FXT;中等质量黑洞;白矮星潮汐瓦解;EP250702a;相对论喷流;时域X射线天文


 




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