由中国科学院主导，欧洲空间局（ESA）、德国马普地外物理研究所（MPE）和法国国家空间研究中心（CNES）共同参与的天关（Einstein Probe，简称EP）卫星科学白皮书近期在《中国科学：物理学 力学 天文学》英文刊在线发表。这一跨学科的时域和X射线天文学卫星，旨在通过其先进的观测设备，深入探索宇宙中的X射线暂现源和爆发现象，为天文学研究开辟新的视野。
EP科学白皮书详细介绍了EP的科学性能、观测策略以及它的科学目标。EP卫星配备了一台宽视场龙虾眼X射线望远镜（WXT），也称为“万星瞳”。WXT能在0.5-4 keV的能量范围内捕捉到宇宙中突然出现的X射线暂现源，还能监测已知天体的X射线变化。其卓越的探测能力，是其他现有的宽视场监测设备所无法比拟的。此外，EP还配备了一台Wolter-I型后随X射线望远镜（FXT），也称为“风行天”，能够迅速对暂现源或爆发进行详细的后续观测和确认。
EP的科学目标之一是扩大我们对那些罕见的、时间尺度各异的暂现源的了解。它将对快速河外暂现源进行系统性的巡天，这些暂现源包括神秘的伽马射线暴及其变体、超新星激波暴，以及与双中子星合并相关的预期会产生的X射线暂现源。EP还有望探测到黑洞潮汐瓦解事件和活动星系核的爆发，甚至可能在这些爆发的早期阶段就捕捉到它们的踪迹。
EP还将关注我们银河系和近邻星系中的白矮星、中子星和黑洞，监测它们的X射线变率和爆发。这些天体的爆发信号可能非常微弱，比目前其他仪器能探测到的还要暗，但EP有望发现这些新的天体。此外，EP还能探测和刻画大量的恒星X射线耀发，这些耀发是恒星表面突然释放大量能量的现象。
在多信使天文学领域，EP也有着巨大的潜力。它还有可能会探测到与引力波事件、中微子源以及超高能伽马射线和宇宙射线源相关的X射线信号。
EP的这些发现将帮助我们更好地理解宇宙中那些极端的天体和现象，以及它们背后的物理过程。除了在时域科学方面的强大能力外，EP的后随X射线望远镜的卓越性能也将推动X射线天文学的多个领域取得新的进展。通过其先进的设备和科学目标，EP将成为我们探索宇宙奥秘的重要工具。
EP科学白皮书的第一作者，EP卫星首席科学家，国家天文台袁为民研究员表示：“EP科学白皮书的发表，希望为国内外学者利用 EP卫星探索宇宙提供有用的参考和启示 。白皮书的撰写团队汇聚了EP科学团队及众多科研人员的智慧和贡献，充分展现了科学团队的开放性和国际化特质。未来，EP将与国际伙伴紧密携手，致力于为天文学界贡献新的数据与发现，推动宇宙探索的边界不断拓展。”
从2024年一月份发射至今，EP已经发现了700多爆发天体，比如恒星的超级耀发、超新星、新的黑洞（包括罕见的中等质量黑洞）、中子星和白矮星，以及来自宇宙早期的伽马射线暴；还发现了新的爆发现象。探测目标的多样性前所未有，将显著拓展人类对动态宇宙的认识边界。
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Science objectives of the Einstein Probe mission, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 68, 239501 (2025), doi：10.1007/s11433-024-2600-3
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