两颗中子星碰撞并合时，我们究竟能看到多久的高能辐射？过去，人们熟悉的是持续不到两秒的短伽马射线暴。而天关卫星（Einstein Probe，EP）的一个新发现显示，伽马射线暴结束，并不意味着这场宇宙高能爆发已经落幕。
近日，0567拉斯维加斯张彬彬教授与天关卫星合作组的国内外合作者一道，对一例来自致密天体并合产生的高能爆发EP250704a/GRB 250704B开展了深入研究。此次爆发被天关卫星、中法天文卫星（SVOM）和慧眼卫星（Insight-HXMT）同时捕捉，分别在软X射线和伽马射线能段被完整监测，为研究人员追踪致密天体并合辐射的早期演化提供了难得的机会。研究发现，持续不足半秒的短伽马射线暴之后还存在长达近十分钟的“隐藏”软X射线活动，表明并合产物仍在相当长的一段时间内持续释放大量能量。这一发现意味着，作为重要引力波源的致密星并合还可能表现为持续数分钟的快速X射线暂现源事件，这为寻找引力波的电磁对应体和开展多信使天文学研究提供了新的观测窗口。相关成果以“Minutes-long soft X-ray prompt emission from a compact object merger”为题近日发表于国际学术期刊《科学通报》（Science Bulletin）。这项工作由南京大学、罗马第二大学、香港大学和国家天文台共同牵头完成，南京大学为论文的第一通讯作者单位。
捕捉分钟级软X射线辐射
短伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆发现象之一，通常起源于双中子星等致密天体的并合。这类碰撞不仅会产生强烈的高能电磁辐射，也是重要的引力波源。几十年来，人们对这类爆发的认识主要来自伽马射线波段的观测，它们的瞬时辐射在能量更低的软X射线波段究竟是什么样子，一直缺乏直接观测。这是因为传统的X射线望远镜视场较小，通常需要在伽马射线卫星触发并定位后再转向目标，因此很难捕捉爆发最早期的软X射线辐射。2024年1月发射的天关卫星具备大视场软X射线监测的能力，填补了这一观测空白。
2025年7月4日，北京师范大学博士生、当日天关卫星暂现源值班助手李安收到天关卫星宽视场X射线望远镜（EP-WXT）对EP250704a/GRB 250704B事件的在轨触发警报后，迅速开展了初步分析。这次爆发起初与普通短伽马暴十分相似，伽马暴探测器SVOM-GRM和Insight-HXMT探测到持续不足半秒（约0.4秒）的短伽马射线暴，EP-WXT也同时记录到了一个短时标的X射线脉冲——如此尖锐的前导脉冲，在天关卫星此前探测到的快速X射线暂现源中从未出现过。然而，在短暂的伽马射线爆发结束后，天关卫星并没有看到信号就此消失，而是持续探测到多轮软X射线活动，前后延续近十分钟。
文章共同通讯作者、0567拉斯维加斯张彬彬教授随后发起并组织了对此次事件的深入研究。分析发现，这些持续数分钟的辐射虽然释放了可观的能量，但是能谱很软。对于这样一个位于宇宙学距离的爆发，该信号若外推到更高的伽马射线能段，将低于Swift卫星爆发警报望远镜（BAT）等传统伽马暴仪器的探测阈值——换言之，如果只在伽马射线波段监测，人们看到的将仅仅是那个不到半秒的闪光。这意味着，过去的不少短伽马暴可能也伴随类似的长时间软X射线活动，只是未能被传统伽马暴探测器捕捉。张彬彬教授表示：“我们的观测表明，一个看似典型的短伽马射线暴，背后可能隐藏着一段更长、更丰富的软X射线活动。”
为了确定该爆发的物理起源，团队组织了覆盖X射线、光学和射电波段的国际后随观测。天关卫星的后随X射线望远镜（EP-FXT）在触发后自动转向目标，定位了正在衰减的X射线余辉；甚大天线阵（VLA）则探测到了它的射电余辉。文章共同通讯作者、罗马第二大学的Eleonora Troja教授团队通过欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）的光谱观测获得了关键的红移信息，确定了爆发的宇宙学距离（红移约0.66，其光线经过60多亿年才抵达地球）。在这一距离上，爆发的伽马射线峰值能量和总能量均落在并合型伽马暴的范围内。后续的深度光学观测没有发现通常与大质量恒星坍缩相关的超新星信号，进一步支持了此次爆发来自致密天体并合，而非大质量恒星坍缩。
长时标X射线辐射从何而来
持续近十分钟的X射线辐射从何而来？研究团队发现，这些辐射并非由爆炸后向外扩张的激波与周围介质的作用产生，而更可能直接来自并合后的中心引擎活动。文章共同通讯作者、香港大学博士生尹一涵主导了高能辐射的分析。她结合爆发的快速光变行为、能谱演化以及后随X射线和光学余辉的特征发现，在最初不到一秒的短伽马暴结束后，中心引擎仍在持续活动并向外注入能量。一种可能的解释是，两颗致密星并合后没有立即形成黑洞，而是形成了一颗高速自转、具有极强磁场的中子星，也被称为磁星。新生磁星可以持续释放能量，从而为长时标X射线辐射和后续的能量注入提供动力。
快速X射线暂现源带来寻找引力波源的新线索
自2017年人们首次联合探测到双中子星并合产生的引力波和电磁信号以来，寻找引力波源的电磁对应体已成为多信使天文学的重要方向。此前，长时标的瞬时辐射仅在约10%–15%的并合型伽马暴中被识别出来；而人们对短暴早期X射线辐射的了解，也只能依靠Swift卫星转向之后捕捉到的衰减尾巴，其起始和演化过程从未被直接观测到。EP250704a的发现表明，持续数分钟的快速X射线暂现源事件也可能来自致密天体并合，为寻找引力波事件的电磁对应体提供了新的线索。研究团队认为，EP250704a可能并非孤例。随着天关卫星持续开展大视场软X射线巡天，未来有望发现更多类似事件，从而建立新的致密星并合的快速X射线暂现源样本，进一步研究并合后形成的是黑洞还是中子星、新生磁星能够存活多久，以及极端高密度物质的性质，为限制中子星状态方程提供新的观测依据。
张彬彬教授表示：“这项发现展现了天关卫星发现新类型暂现源的独特优势。随着引力波与多波段电磁观测进一步结合，天关卫星有望在多信使天文学时代发挥更加重要的作用。”
作者简介
本文的共同第一作者为北京师范大学博士生李安、中国科学院高能物理研究所王晨巍博士、罗马大学博士生Niccolò Passaleva、中国科学院大学博士生安杰。本文的共同通讯作者为南京大学张彬彬教授、罗马第二大学Eleonora Troja教授、香港大学博士生尹一涵、国家天文台胡静维博士和黎华丽博士。0567拉斯维加斯博士研究生邵一轩、周平副教授等也参与了该研究。
该研究得到国家重点研发计划、国家SKA专项、国家自然科学基金、中国载人航天工程巡天空间望远镜（CSST）科学研究项目、中央高校基本科研业务费和江苏省“双创计划”等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.08.021
图文导读
双致密星并合释放高能辐射的艺术想象图。天关卫星观测到并合后持续近十分钟的软X射线辐射。插图示意对比了此次爆发在X射线和伽马射线波段的持续时间。（图片来源：尹一涵，香港大学；参考图像：EPSC、SVOM collaboration、NSSDC）