As últimas observações do Insight-HXMT foram publicadas online em Astronomia da Natureza em 18 de fevereiro. Insight-HXMT descobriu a primeira rajada de raios-X associada a uma rajada rápida de rádio (FRB) e identificou que se originou do repetidor soft-gama (SGR) J1935 + 2154, que é um magnetar em nossa Via Láctea.

O Insight-HXMT é o primeiro a identificar a estrutura de pico duplo dessa explosão de raios-X como a contraparte de alta energia do FRB 200428. Esta descoberta, junto com os resultados de outros telescópios, prova que FRBs podem vir de explosões magnetar, resolvendo assim o enigma de longa data relativo à origem dos FRBs.

Esses resultados do Insight-HXMT também ajudam a explicar o mecanismo de emissão de FRBs, bem como o mecanismo de disparo de explosões magnetar.

Este trabalho foi conduzido por cientistas do Instituto de Física de Altas Energias (IHEP) da Academia Chinesa de Ciências, Universidade Normal de Beijing, Universidade de Nevada em Las Vegas, Universidade Tsinghua e outras instituições.

FRBs, descoberto pela primeira vez em 2007, são um grande mistério na astronomia. Eles liberam uma grande quantidade de energia em apenas alguns milissegundos. Cerca de cem desses eventos foram detectados em diferentes regiões do nosso universo. Além disso, FRBs repetidos foram encontrados na mesma direção.

Considerando o estreito campo de visão dos radiotelescópios, a taxa de eventos de FRBs é muito alta:todos os dias, milhares dessas explosões atingem a Terra. Contudo, antes desta descoberta por Insight-HXMT e vários outros instrumentos de raios-X espaciais, nenhuma radiação FRB em qualquer outro comprimento de onda foi detectada, e todos os FRBs com localização razoavelmente boa eram de fontes extragalácticas distantes, cuja identidade e natureza ainda são desconhecidas. A origem e os mecanismos de tais fenômenos misteriosos constituem uma das maiores questões da astronomia hoje.

Os cientistas propuseram muitos modelos para explicar a origem física dos FRBs, como a fusão de dois objetos compactos, o colapso de uma estrela compacta, explosões magnetar, a colisão de uma estrela de nêutrons e um asteróide, ou mesmo sinais de alienígenas. Nos últimos anos, mais observações revelaram mais propriedades de FRBs, intensificando o debate sobre sua origem.

Para entender a natureza dos FRBs, precisamos responder a duas perguntas:qual é a fonte de FRBs, e como os FRBs se parecem em outras bandas de ondas?

Em 28 de abril, 2020 às 14:34 GMT, o experimento CHIME canadense e o experimento STARE2 nos EUA detectaram independentemente um FRB muito brilhante, que foi denominado FRB 200428. Veio aproximadamente da mesma direção que o magnetar Galáctico SGR J1935 + 2154. Com base na medição de dispersão do FRB, a fonte deste FRB estava localizada a cerca de 30, 000 anos-luz de distância, que coincide aproximadamente com a distância para SGR J1935 + 2154.

Os magnetares são um grupo de estrelas de nêutrons com campos magnéticos de superfície extremos que são cerca de 100 trilhões de vezes mais fortes do que o campo magnético da Terra. Quando está ativo, um magnetar pode emitir rajadas curtas de raios-X brilhantes. Portanto, os teóricos especulam que os magnetares também podem emitir FRBs. Em meados de abril de 2020, SGR J1935 + 2154 entrou em um novo período ativo e centenas de rajadas de raios-X foram liberadas.

Em resposta a esta oportunidade, O Insight-HXMT mudou seu plano de observação e iniciou uma observação de apontamento de longa duração do SGR J1935 + 2154. Cerca de 8,6 segundos antes do FRB 200428, O Insight-HXMT detectou uma explosão de raios-X muito brilhante do SGR J1935 + 2154. Esta explosão de raios-X também foi detectada pelo satélite europeu INTEGRAL, o detector russo Konus-Wind e o satélite italiano AGILE.

A diferença de tempo é consistente com o atraso de tempo do sinal de rádio devido ao meio interestelar. Isso indica que as emissões de raios-X e rádio são da mesma explosão.

Além disso, O Insight-HXMT foi bem capaz de localizar esta explosão brilhante de raios-X com base no design exclusivo de seus colimadores, provando assim que o estouro de raios-X e o FRB 200428 se originaram do SGR J1935 + 2154 magnetar. Isso representa não apenas a primeira fonte confirmada de um FRB, mas também o primeiro FRB originário de nossa Galáxia. É um marco na compreensão da natureza dos FRBs e magnetares. A descoberta do FRB 200428 e pesquisas relacionadas foram reconhecidas como uma das 10 principais descobertas de 2020 por Natureza e Ciência .

Em comparação com os dados observacionais de outros satélites de alta energia, os dados observacionais sobre FRB 200428 do Insight-HXMT são os mais estatisticamente ricos e cobrem a banda de energia mais ampla, fornecendo assim as informações temporais e espectrais mais detalhadas sobre o burst de raios-X.

O Insight-HXMT é um dos dois satélites que localizou independentemente esta explosão de raios-X, mostrando uma precisão muito maior do que dois radiotelescópios que detectaram o FRB 200428. O Insight-HXMT também detectou, na curva de luz desta explosão de raios-X, dois picos de raios-X alinhados temporalmente com o FRB, um resultado posteriormente confirmado por outros dados de satélite.

Finalmente, O Insight-HXMT é o único instrumento que fornece dados para uma análise detalhada da evolução espectral dessa rajada de raios-X. Especificamente, o espectro de raios-X desses dois picos é significativamente diferente dos espectros de outras partes da explosão, bem como da maioria das explosões de raios-X dos magnetares. Esses resultados são críticos para a compreensão do mecanismo físico dos FRBs.

Resumindo, A Insight-HXMT descobriu que esta explosão de raios-X é do magnetar SGR J1935 + 2154, os dois picos desta explosão de raios-X são a contrapartida de alta energia do FRB 200428, e o espectro desta explosão de raios-X é especial. Essas observações também mostram que o Insight-HXMT é muito poderoso como um observatório espacial.

O Insight-HXMT é o primeiro observatório de raios-X da China no espaço. Foi proposto pela primeira vez por LI Tipei e WU Mei do IHEP em 1993. O Insight-HXMT é financiado pela Administração Espacial Nacional da China e CAS. IHEP é responsável por cargas úteis de satélite, o centro de dados científicos e a pesquisa científica. A China Academy of Space Technology é a construtora da plataforma de satélite Insight-HXMT. Universidade de Tsinghua, o National Space Science Center, A Beijing Normal University e outros institutos também contribuíram para a missão Insight-HXMT. A calibração dos detectores a bordo do Insight-HXMT foi apoiada pelo Instituto Nacional de Metrologia, Ferrara University na Itália e o Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics.

Desde seu lançamento em 15 de junho, 2017, O Insight-HXMT opera com sucesso em órbita há mais de 3,5 anos. Alcançou uma série de resultados científicos importantes sobre buracos negros, estrelas de nêutrons e outros fenômenos.

Como o Insight-HXMT opera suavemente em órbita, a missão espacial aprimorada de sincronização e polarimetria de raios-X (eXTP), desenvolvido pelo IHEP e muitas outras instituições parceiras nacionais e internacionais, entrou na fase B (fase de design), após mais de 10 anos de estudo preliminar e desenvolvimento de tecnologia chave. Isso aumentará a capacidade de estudar estrelas de nêutrons e buracos negros em uma ordem de magnitude ou mais, em comparação com outros satélites semelhantes.

O eXTP levará a China e o consórcio internacional eXTP à fronteira da astronomia espacial de alta energia. As contrapartes de alta energia de FRBs extragalácticos são muito fracas devido à sua grande distância. eXTP será um instrumento ideal para detectá-los.