2021年9月7日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心國家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心與中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)聯(lián)合公開發(fā)布“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星首批伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)。此次公開發(fā)布的為2016年1月1日-2018年12月31日的伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)（共計(jì)99864個(gè)事例），以及與其相關(guān)的衛(wèi)星狀態(tài)文件（共計(jì)1096條記錄），可通過國家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https://www.nssdc.ac.cn）或中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)（http://dgdb.pmo.ac.cn/dampe/）獲取。

　　空間伽馬射線觀測(cè)作為人類認(rèn)識(shí)宇宙的重要手段之一，在宇宙起源、暗物質(zhì)探測(cè)等科學(xué)前沿問題的研究中發(fā)揮著積極作用。

“悟空”號(hào)伽馬射線曝光圖

　　專項(xiàng)背景

　　空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)（一期）是國務(wù)院2010年批準(zhǔn)的“創(chuàng)新2020”A類先導(dǎo)專項(xiàng)之一，2011年1月11日正式啟動(dòng)，旨在聚焦最具優(yōu)勢(shì)和最具重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)潛力的科學(xué)熱點(diǎn)領(lǐng)域，通過自主和國際合作科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)科學(xué)上的重大創(chuàng)新突破，帶動(dòng)相關(guān)高技術(shù)的跨越式發(fā)展，發(fā)揮空間科學(xué)在國家發(fā)展中的重要戰(zhàn)略作用。

　　衛(wèi)星探析

　　暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星（英文簡稱“DAMPE”，又名“悟空”號(hào)）作為空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)（一期）首發(fā)星，于2015年12月17日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。其主要科學(xué)目標(biāo)通過在空間觀測(cè)高能電子（包括正電子）和伽馬射線能譜，來尋找暗物質(zhì)粒子的存在證據(jù)，并開展宇宙射線起源及伽馬射線天文方面的相關(guān)研究。經(jīng)過五年半的平穩(wěn)運(yùn)行，目前“悟空”號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)、有效載荷均工作正常，已經(jīng)完成全天區(qū)掃描超過11次，獲取了約107億高能宇宙射線事例，已先后獲得了宇宙線電子、質(zhì)子、氦核等TeV以上能區(qū)最精確的測(cè)量結(jié)果，在暗物質(zhì)間接探測(cè)和宇宙線起源方面做出了重要貢獻(xiàn)。

　　暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星有效載荷由4個(gè)子探測(cè)器（塑閃陣列探測(cè)器PSD、硅陣列探測(cè)器STK、BGO量能器、中子探測(cè)器NUD）構(gòu)成。其中塑閃陣列探測(cè)器主要用于測(cè)量入射粒子的電荷，并用于伽馬射線的反符合探測(cè)；硅陣列探測(cè)器主要用于測(cè)量入射粒子的方向，內(nèi)部裝有鎢板將伽馬射線轉(zhuǎn)換為正負(fù)電子從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其方向的精確測(cè)量，同時(shí)也可以對(duì)入射粒子的電荷進(jìn)行測(cè)量；BGO量能器主要用于測(cè)量宇宙線粒子尤其是高能電子和伽馬射線的能量，同時(shí)進(jìn)行粒子鑒別，剔除高能核素（包括質(zhì)子和重核）本底；中子探測(cè)器用于測(cè)量宇宙線中的強(qiáng)子與中子探測(cè)器上層的物質(zhì)發(fā)生作用產(chǎn)生的次級(jí)中子，進(jìn)一步剔除高能核素本底。

“悟空”號(hào)載荷結(jié)構(gòu)圖

　　發(fā)布意義

　　暗物質(zhì)粒子間接探測(cè)、宇宙線物理和伽馬射線天文是“悟空”號(hào)衛(wèi)星的三大科學(xué)目標(biāo)，而對(duì)伽馬射線的觀測(cè)是實(shí)現(xiàn)其科學(xué)目標(biāo)的重要手段之一。

　　由于伽馬光子不帶電荷，在傳播的過程中不會(huì)被磁場偏轉(zhuǎn)，可以更好地?cái)y帶暗物質(zhì)空間分布的信息，故而在暗物質(zhì)間接探測(cè)研究中伽馬射線數(shù)據(jù)具有特殊的價(jià)值。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的伽馬射線觀測(cè)具有極高的能量分辨率，有望更好地研究暗物質(zhì)的性質(zhì)。

　　國際上已有伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)顯示在伽馬射線波段具有多種天體以及豐富的天體物理過程值得研究。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星在2 GeV以上的伽馬射線數(shù)據(jù)中已認(rèn)證出超過200個(gè)恒穩(wěn)伽馬射線源（包括活動(dòng)星系核，脈沖星，脈沖星風(fēng)云和超新星遺跡等），可用以深入研究活動(dòng)星系核的黑洞噴流成分，脈沖星產(chǎn)生脈沖輻射的機(jī)制以及超新星遺跡對(duì)宇宙線加速的貢獻(xiàn)等。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的伽馬射線數(shù)據(jù)還將對(duì)費(fèi)米衛(wèi)星新發(fā)現(xiàn)的位于銀河系中心的巨大伽馬射線泡的形成機(jī)制提供新的觀測(cè)信息。挖掘這些伽馬射線數(shù)據(jù)還將有望對(duì)伽馬射線時(shí)變?cè)刺峁┆?dú)立的觀測(cè)。

　　數(shù)據(jù)解密

　　伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)主要包括光子數(shù)據(jù)文件和衛(wèi)星狀態(tài)文件兩類。光子數(shù)據(jù)文件是從衛(wèi)星探測(cè)到的事例數(shù)據(jù)中經(jīng)過光子挑選得到的，文件主要記錄了光子數(shù)據(jù)的物理信息和GTI（好時(shí)間段）信息：物理信息包括光子到達(dá)時(shí)間、重建能量、重建方向、觸發(fā)類型等；GTI信息記錄衛(wèi)星觀測(cè)模式的時(shí)間信息。衛(wèi)星狀態(tài)文件主要記錄衛(wèi)星的時(shí)間、位置、速度、指向和有效時(shí)間等信息。為了便于全球的科學(xué)家用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)提供伽馬射線高級(jí)數(shù)據(jù)分析軟件DmpST，用以輔助進(jìn)行科學(xué)數(shù)據(jù)分析。

　　特別感謝暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星合作組在伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制及分析軟件方面做出的重要貢獻(xiàn)。

“悟空”號(hào)伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)全天計(jì)數(shù)圖

　　后續(xù)，國家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心與中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)將持續(xù)發(fā)布伽馬光子科學(xué)數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用技術(shù)及工具的研發(fā)，為公眾提供更多樣、更精細(xì)、更透明的數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用服務(wù)。