【宇宙神秘闪烁原来是它干的!“慧眼”卫星认证快速射电暴来自磁星】
“慧眼”卫星首席科学家张双南在办公室里来回踱步,时不时停下来回复一下微信上的信息。“先讨论到这里,我想一想。”回完信息后,张双南继续踱步,大脑飞速旋转。

2020年4月下旬,一颗名为SGR J1935+2154的银河系内磁星进入活跃期,出现频繁的X射线爆发。4月28日一早,张双南以前的学生、北京师范大学天文系讲师林琳建议,让“慧眼”盯住这颗星。

盯不盯?作为“慧眼”卫星的首席科学家,张双南要考虑的因素很多。磁星是一种拥有极强磁场的中子星,“慧眼”以前做过观测,但观测到的有用成果不多。这次有没有可能看到新现象?在昂贵的观测时间成本和未知的科学回报之间,张双南要做一个平衡。

十几分钟后,他做出决定。2020年4月28日的中午,“慧眼”卫星收到来自地面的新指令:改变原定观测计划,对准磁星SGR J1935+2154,观测两天。

正是这个决定,让“慧眼”抓住了一次宇宙神秘闪烁的起源。2月19日,观测结果在线发表于《自然·天文学》。论文传送门:https://t.cn/A6tVAUYJ

图:慧眼卫星观测磁星(中科院高能所供图)

△ 猜想

指令发出后,是安静的等待。就在“慧眼”对准磁星后几个小时,2020年4月28日格林威治时间14点34分,加拿大CHIME实验和美国STARE2实验同时通过射电信号看到了一个亮度极高的快速射电暴(FRB),命名为FRB 200428。

快速射电暴是2007年发现的神秘天文现象,在几毫秒里能够释放出太阳一整天释放的能量。对于这种极亮闪烁的来源,科学界有很多猜测,如两颗致密星并合、致密星塌缩、磁星的爆发、中子星与小行星碰撞等,甚至还有人猜测是外星人发出的信号。

从FRB 200428的方向,科研人员推测,它与磁星SGR J1935+2154的方向大概一致,而且根据星际介质对不同频率射电信号之间的时间延迟推算,爆发源的距离为大约3万光年,也跟SGR J1935+2154大致相符。但这一猜测缺乏确切的观测证据。

4月29日凌晨,中国科学院高能物理研究所(简称中科院高能所)的“慧眼”卫星团队收到了新鲜热乎的观测数据。

一直负责从海量数据中挖掘出有用信号的高能所副研究员李承奎,很快从数据堆中发现了一个不同寻常的信号。

“看到了!”李承奎又惊又喜。“惊”是因为“慧眼”被磁星一个持续了1秒钟的超亮X射线暴“晃了眼”,数据出现饱和。“喜”是因为“曝光过度”的那1秒钟,出现在FRB 200428被监测到之前约8.6秒,这个时间差别正好与星际物质对射电信号的延迟相当。也就是说,在快速射电暴出现时,这颗磁星正好产生了X射线暴。

只有一种解释能说明这种巧合:FRB 200428来自这颗磁星。

△ 实锤

2020年4月29日开始,“慧眼”卫星的值班室就像一锅突然被煮沸了的水。李承奎和“慧眼”载荷团队的其他科研人员开始开发处理数据饱和的代码,对数据进行修复。这种忙碌状态一直持续了两天。

“数据越来越有趣,情况越来越简单,事情越来越重要。”5月2日凌晨3点多,张双南发了一条朋友圈。

在被修复的光变曲线上,两个X射线脉冲形成了两道尖峰,尖峰出现的时间显示为2020年4月28日14点34分24秒。这两个尖峰在时间上和射电望远镜探测到的FRB 200428的两个峰高度吻合。

假设被证实。“慧眼卫星基于独特的准直器设计,对X射线暴进行了高精度定位,从而证明了该X射线暴和快速射电暴都来自这颗磁星。这是人类首次确认快速射电暴的起源天体,也是首个起源于银河系内的快速射电暴。对于理解快速射电暴的物理本质,这是一个重要的里程碑。”张双南告诉《中国科学报》。

“慧眼”卫星探测到的X射线爆发,同时也被欧洲的INTEGRAL卫星、俄罗斯的KONUS-WIND探测器和意大利的AGILE卫星监测到,但由于“慧眼”卫星同时载有低能、中能、高能探测器,“它对FRB 200428的观测数据统计性最好、能区覆盖最宽,提供了最为丰富、精细的时变和能谱信息。‘慧眼’卫星还是国际上独立定位了该X射线暴的两颗天文卫星之一,定位精度远远高于探测到FRB 200428的两个射电望远镜的精度。”张双南说。

不仅如此,“慧眼”卫星也是唯一一个给出了爆发期间X射线能谱详细演化的设备。根据“慧眼”的数据,科研人员发现,该X射线暴峰值处的X射线能谱和其他时间段暴的能谱显著不同,同时也与绝大多数的磁星X射线暴明显不同。

很快,他们在天文快报上公布了这项发现,并于5月22日上传了该研究的预印本。

△ 预印转正 解谜继续

由于“慧眼”等X射线卫星的科研团队提交的论文数据多、信息量大,审稿周期长,《自然》杂志决定先刊发几个地面天文台对这次快速射电暴的射电研究成果,然后在《自然·天文学》子刊上刊登X射线研究成果。

即便最初上传的只是预印本,研究数据仍令天文界振奋。从预印本刊发到如今通过同行评审正式刊发,8个多月来,预印本论文已被引用了50多次,期间,FRB 200428来自磁星的发现,被英国《自然》杂志评为2020年十大科学发现之一,被美国《科学》杂志列入2020年十大科学突破。

看到“慧眼”团队发表的数据,STARE2实验的发起人、美国加州理工学院天文学家、美国科学院院士Shrinivas Kulkarni通过邮件向张双南提了一个建议:“如果你们能对这颗磁星做连续一个月的观测,你们将会留下一个传世的数据库,会非常有科学价值。”

这个建议与张双南的想法不谋而合。2020年5月初,“慧眼”团队在网上公布了他们接下来的观测计划,写明了具体哪段时间段地球会挡在“慧眼”和这颗磁星中间,哪段时间“慧眼”会处于关闭状态。这一做法使得全球的天文台能够与“慧眼”配合安排观测。

“这一个月里,数据非常丰富,‘慧眼’看到了约100个来自这颗磁星的X射线爆发,这些数据非常珍贵。”张双南表示,“慧眼”团队在已刊发的论文中并没有对磁星产生快速射电暴的机制作出详细的理论解释,而这正是目前他们正在利用这些数据深入研究的内容。

在“慧眼”卫星稳定运行的同时,中科院高能所牵头研制的增强型X射线时变与偏振空间天文台(eXTP)在经过十多年的预研之后,也已进入方案设计阶段。“银河系外的快速射电暴因为距离更远,其高能对应体将非常微弱,eXTP将是探测它们的理想设备。”张双南说。

或许,在不久的将来,快速射电暴的神秘面纱将会被彻底揭开。https://t.cn/A6tVAUY6

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【非必要不出行!春节为什么不能像国庆一样流动?】2020年终结。岁末严寒,本土病例接踵散发,一次次病毒追踪和局部区域封闭;同时,中国宣布,新冠疫苗接种全民免费。
2021年来了,疫情发展前景如何?疫苗接种到底有多急、哪些人必须接种?春运在即,会不会面临新一波的传播危机?……
复旦大学附属华山医院感染科主任张文宏医生这样说
01、境外输入病例每天有,多省市出现本土病例,我们如何通过精准防控把疫情控制在早期可控范围,同时又保证城市正常运行?
病毒传播风险一直存在,防控压力很大,一旦发现新病例,最重要的是一定要溯源清楚,把导致疫情出现的原因给处理掉。如果仅在疾病下游去处理,病人会越来越多。
浦东机场出现本土感染病例,我们做了几件事,首先是提高货运区域检疫级别,对海外货运检疫进一步加强;同时对易感高危人群进行疫苗全面接种。最早被感染者都是与货运或冰冻海鲜直接接触的人员,然后再传给其他人。这些人员接种了疫苗,病毒就不能通过人传播;加强货物检疫,让一些高危货物在海关清关后再放置一两个星期,哪怕包装盒有病毒,也会有很好的、自动杀菌杀毒过程。处理疫情要抓根本、抓源头,处理源头成因,这才是精准防控要点。
02、被视为“解决之道”的疫苗已出现。纵观世界疫情发展,我们的防控常态化还要坚持多久?
如果有一半的人接种,疫情就会在2021年六七月份出现拐点,到年底可能会发挥作用,世界就有机会互通。一旦世界互通,航班增加,内外交流增多,即便上飞机的人都持有核酸报告或者疫苗注射报告,也不代表输入病例会急剧下降,我们的输入风险仍会增加。这是一个循序渐进的过程。
所谓高危人群,首先是病死率高的人群,比如国外是65岁以上优先接种。这样,新冠患者病死率会很快降到接近流感的水平,进入常态化阶段,病人不必再集中收治,只要收到各个综合医院的传染科。那时,医务人员都要注射疫苗,防止院内感染发生。
中国要铺开接种疫苗。我们几个医生,包括我自己,昨天已打了疫苗。我们会长期监测,看看抗体水平怎么样。长远看,我们依靠的还是疫苗,并不是国家的隔离,所以要对疫苗的接种做好充分准备。
03、大规模应急接种疫苗是否会有风险?
中国的疫苗在国内做了二期试验,三期临床试验是在国外做的,因为我们没有足够病例了。疫苗三期临床数据可以桥接,这是国际惯例。疫苗注射之后,它的安全性、保护性、保护时效才会得到进一步评估。
不要太纠结疫苗的保护率。在我看来,目前的疫苗临床研究数据受到多种因素影响,保护率不需要高到95%以上,百分之六、七十以上就可以广泛接种。疫苗覆盖率比保护率更重要。提高疫苗对中国人群的覆盖率,整体会起到很好效果。
灭活疫苗整体上是安全的,它只有短期风险,比如可能造成过敏或局部疼痛等,不是这个疫苗独有,所有疫苗都这样。如果这个疫苗你不能打,意味着别的灭活疫苗也不能打,中国很长一段时间都使用灭活疫苗,比如脊髓灰质炎疫苗、甲肝疫苗等,还有一些是减活疫苗,像水痘,它引起的不良反应更多一点。疫苗接受,要给老百姓一点时间。
一般来说,疫苗接种在打第二针后2至4周,你的抗体保护水平会比较高,才会处于一个被保护状态。在这之前,你哪怕打了疫苗,接触病毒依然具有暴露的风险。
04、疫苗接种计划该如何安排?
自愿接种疫苗,首先要号召容易患病和感染的人先接种。海关、机场货运等一线工作人员应该全部接种,因为他接触货物、冷链运输风险大。第二个重点人群是指感染后死亡率较高的,比如老年人群体。现在中国本土病例很少,感染风险很小。但到明年年底,如果不完成接种可能就会有问题。
对医务人员是鼓励,还没到强制接种阶段,现在第一时间碰到本土病例机会很低,发热门诊工作人员都有防护,穿隔离衣、戴N95口罩。但要货运搬运工人保证一直戴口罩或穿防护服,很困难。对这类部门、一线工作的人要进行免费的、强制性的疫苗接种。普通人可以等一等。
重点人群一定要接种,全人群接种率最好达70%,否则病毒就可能在覆盖网络的缝隙间传播。
05、英国出现病毒变异,各国纷纷停航。是病毒更“毒”了吗?现有疫苗是否会因更多变异而无效?
各国关闭航班,主要是伦敦先封了城,英国出港航班主要在伦敦。伦敦封闭跟当地疫情失控有关。疫情失控到底是病毒变异引起,还是因为要过圣诞节,很多人在家坐不住,出门采购、活动,防控工作疏忽引起的?变异的病毒株跟这次英国疫情加重具有相关性,由什么原因引起?现在都不是很清楚。
现有疫苗会因病毒变异失效?大概率不会。所有疫苗的无效,不会发生在疫苗接种之前。现在看,疫苗的血清型还没有变,我们也在盯着。数据出来之前,我们不能说是病毒变异直接引起病例增加,或者病毒变得更毒了。世卫组织的说法也是这个意思。如果我们捕获到从英国过来的病毒变异,就会做培养,跟我们已有的抗体血清做交叉,如果能结合得上,就说明我们疫苗是有用的。
06、过了元旦,很快就是春节长假和学生寒假。中国要面对多大的疫情防控风险?
春运期间交通工具拥挤,一旦有散发病例,则会增加传播风险。但上次国庆节有过一次全国人民的集中出行,中国经受住了考验。春节风险比国庆大。国庆天气没这么冷,病毒在环境中存活时间没这么长,那时大家都在室外玩;春节出行活动主要集中在室内,增加了风险。国庆时中国基本没有本土病例,现在多地出现本土病例,对春运风险敲响了警钟。
今年春节,希望大家坚持原来一起抗疫的策略,正视风险。能避免的聚集尽量减少,不要举办人群过多的聚会。但本土病例仍然只是零星散发,除了对中风险地区采取相应措施,不能要求大家都待在家里,春节都不要出去。
07、春节照样过,我们在归家旅途中要怎么做?
在路上,尽量减少无谓聚集,比如在火车上你就老老实实戴上口罩,带好吃的干粮,不要跑进跑出跟各种人挤来挤去,到家洗手、脱外套。你做到了就没风险,这是第一。第二,小孩子避免串门,远程旅行尽量减少。
中国工程院院士张伯礼表示,去年国庆节,“几亿人口在流动都没有事儿”,但春节期间流动,“不行”。
张伯礼表示,因为现在正处于寒冷季节,非常适合病毒生存。张伯礼认为现在到2月底防疫非常关键,挺过去,迎来春暖花开,加上新冠疫苗普遍接种,疫情防控形势基本就会大好转,乃至迎来决定性胜利。
来源:人民日报


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