清華新聞網(wǎng)12月5日電 清華大學(xué)“天格計(jì)劃”學(xué)生團(tuán)隊(duì)GRID-02衛(wèi)星載荷觀(guān)測(cè)到首個(gè)宇宙伽馬射線(xiàn)暴事例GRB 210121A，由南京大學(xué)天格團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)天格團(tuán)隊(duì)的同學(xué)合作完成了天格觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理和物理分析，這是天格計(jì)劃首個(gè)正式發(fā)表的伽馬暴科學(xué)觀(guān)測(cè)結(jié)果，也是國(guó)際上同類(lèi)納衛(wèi)星伽馬暴探測(cè)項(xiàng)目中，首例取得科學(xué)發(fā)現(xiàn)和論文發(fā)表的伽馬暴事例，證明該類(lèi)微納衛(wèi)星在空間天文粒子探測(cè)、前沿天文科學(xué)觀(guān)測(cè)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
近日，“天格計(jì)劃”陸續(xù)發(fā)布了首批科學(xué)成果。宇宙伽馬射線(xiàn)暴事例GRB 210121A及其物理分析的論文12月3日在線(xiàn)發(fā)表在美國(guó)《天體物理學(xué)報(bào)》（The Astrophysical Journal）上。此前，清華大學(xué)天格團(tuán)隊(duì)衛(wèi)星載荷探測(cè)器研制的工作，也作為封面論文發(fā)表于9月份出版的《核科學(xué)與技術(shù)》（Nuclear Science and Techniques）上。目前，天格計(jì)劃GRID-02首批科學(xué)數(shù)據(jù)已匯交國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心接收，未來(lái)將對(duì)科學(xué)界保持開(kāi)放共享。
伽馬射線(xiàn)暴GRB 21021A的光變曲線(xiàn)。從上至下分別為天格GRID-02星、懷柔一號(hào)（GECAM，極目）衛(wèi)星、慧眼（HXMT）衛(wèi)星，以及美國(guó)費(fèi)米（Fermi/GBM）衛(wèi)星的觀(guān)測(cè)結(jié)果。取自Wang, X. I, et al, 2021, The Astrophysical Journal, 922, 237.
天格計(jì)劃的主要科學(xué)觀(guān)測(cè)目標(biāo)是伽馬射線(xiàn)暴。宇宙伽馬射線(xiàn)暴是人類(lèi)已知最劇烈的天體物理過(guò)程之一，是天體物理領(lǐng)域的研究前沿。2020年11月清華大學(xué)天格計(jì)劃學(xué)生團(tuán)隊(duì)研制發(fā)射的GRID-02衛(wèi)星載荷成功開(kāi)展持續(xù)科學(xué)觀(guān)測(cè)，已獲得首批幾十例伽馬暴事例的候選體。2021年1月21日，天格GRID-02觀(guān)測(cè)到GRB 210121A伽馬暴事例，該事例也被我國(guó)懷柔一號(hào)（GECAM，極目）衛(wèi)星、慧眼（HXMT）衛(wèi)星和美國(guó)費(fèi)米（Fermi/GBM）衛(wèi)星所確認(rèn)。伽馬暴的瞬時(shí)輻射機(jī)制仍未知，目前有兩類(lèi)主流模型，一是相對(duì)論火球模型，另一類(lèi)是由磁能釋放主導(dǎo)的同步輻射模型。這次暴發(fā)表現(xiàn)出典型的火球模型特征，有力地支撐了前者。研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)綜合多個(gè)衛(wèi)星觀(guān)測(cè)的結(jié)果對(duì)該事件的紅移進(jìn)行了估計(jì)，使用了LasCumbres天文臺(tái)全球望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)對(duì)這一事件進(jìn)行了后隨觀(guān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)暴發(fā)可能的宿主星系。南京大學(xué)天格團(tuán)隊(duì)王翔煜同學(xué)、清華大學(xué)天格團(tuán)隊(duì)鄭煦韜同學(xué)、中科院高能物理研究所肖碩同學(xué)等分別帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)合作完成了GRID-02、GECAM、HXMT等科學(xué)數(shù)據(jù)的分析處理。
成功開(kāi)展此次伽馬暴觀(guān)測(cè)的GRID-02衛(wèi)星載荷由清華大學(xué)“天格計(jì)劃”學(xué)生團(tuán)隊(duì)研制，載荷采用GAGG:Ce新型閃爍晶體和SiPM硅光電倍增器件實(shí)現(xiàn)了緊湊型空間伽馬射線(xiàn)探測(cè)器。GRID-02衛(wèi)星載荷探測(cè)器從設(shè)計(jì)研制、性能標(biāo)定到在軌科學(xué)觀(guān)測(cè)，是天格計(jì)劃學(xué)生團(tuán)隊(duì)在導(dǎo)師們指導(dǎo)下的針對(duì)同一個(gè)科學(xué)問(wèn)題、幾代本科生的持續(xù)努力的結(jié)果：硬件設(shè)計(jì)和科學(xué)報(bào)告源于溫家星（2013級(jí)本科，工物系）、龍翔云（2015級(jí)本科，物理系）等GRID-01的工作；鄭煦韜（2014級(jí)本科，工物系）等完成載荷固件研發(fā)和硬件改進(jìn)；高懷眾（2016級(jí)本科，工物系）、潘曉凡（2017級(jí)本科，工物系）等完成了探測(cè)器調(diào)試與性能標(biāo)定；張羽翀（2018級(jí)本科，物理系）、彭浩瑋（2019級(jí)本科，物理系）等自主編制遙測(cè)指令開(kāi)展了在軌科學(xué)觀(guān)測(cè)，徐大成（2018級(jí)本科，工物系）、劉亦暉（2019級(jí)本科，工物系）等編寫(xiě)Pipeline程序完成觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)處理。2021年9月，天格計(jì)劃探測(cè)器載荷研制工作的論文“天格計(jì)劃的緊湊型立方星伽馬射線(xiàn)探測(cè)器”（Compact CubeSat Gamma-ray detector for GRID mission）作為封面論文發(fā)表于《核科學(xué)與技術(shù)》，GRID-02載荷的成功研制與嚴(yán)格標(biāo)定為此次GRB 210121A事例的聯(lián)合科學(xué)分析奠定了基礎(chǔ)。
GRID-02衛(wèi)星載荷探測(cè)器
《核科學(xué)與技術(shù)》封面圖：“天格計(jì)劃”衛(wèi)星載荷對(duì)來(lái)自深空伽馬射線(xiàn)暴的探測(cè)
“天格計(jì)劃”是一個(gè)以本科生學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主體的空間科學(xué)項(xiàng)目，以尋找與引力波、快速射電暴成協(xié)的伽馬暴及其他高能天體物理瞬變?cè)礊橹饕茖W(xué)目標(biāo)，2016年由清華大學(xué)工程物理系和天文系共同發(fā)起，由工物系副教授曾鳴、天文系教授馮驊、工物系研究員曾志、工物系助理研究員田陽(yáng)等共同指導(dǎo)，目前有南京大學(xué)、中科院高能所等20余所高校和研究所共同參與合作?！疤旄裼?jì)劃”在清華大學(xué)校團(tuán)委和科研院的支持下，持續(xù)探索“科教融合”的基礎(chǔ)科學(xué)拔尖人才培養(yǎng)。接下來(lái)，清華大學(xué)“天格計(jì)劃”學(xué)生團(tuán)隊(duì)還將得到清華-昆山學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)合作協(xié)議的支持，擇機(jī)發(fā)射GRID-03B和GRID-04衛(wèi)星載荷；南京大學(xué)、北京師范大學(xué)等高校天格學(xué)生團(tuán)隊(duì)也將完成衛(wèi)星載荷的研制調(diào)試。
論文鏈接：
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac29bd
https://doi.org/10.1007/s41365-021-00937-4
供稿：校團(tuán)委 科研院
編輯：陳曉艷
審核：田姬熔
