2021年9月7日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心與中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)聯(lián)合公開(kāi)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(kāi)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(guò)國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https://www.nssdc.ac.cn）或中國(guó)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(xiàn)觀測(cè)作為人類(lèi)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(wèn)題的研究中發(fā)揮著積極作用。

“悟空”號(hào)伽馬射線(xiàn)曝光圖

　　專(zhuān)項(xiàng)背景

　　空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)（一期）是國(guó)務(wù)院2010年批準(zhǔn)的“創(chuàng)新2020”A類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)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(guò)自主和國(guó)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(guó)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(jiǎn)稱(chēng)“DAMPE”，又名“悟空”號(hào)）作為空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)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(guò)在空間觀測(cè)高能電子（包括正電子）和伽馬射線(xiàn)能譜，來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子的存在證據(jù)，并開(kāi)展宇宙射線(xiàn)起源及伽馬射線(xiàn)天文方面的相關(guān)研究。經(jīng)過(guò)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(guò)11次，獲取了約107億高能宇宙射線(xiàn)事例，已先后獲得了宇宙線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)粒子尤其是高能電子和伽馬射線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)物理和伽馬射線(xiàn)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(xiàn)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(guò)程中不會(huì)被磁場(chǎng)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(xiàn)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(xiàn)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(guó)際上已有伽馬射線(xiàn)空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)顯示在伽馬射線(xiàn)波段具有多種天體以及豐富的天體物理過(guò)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(xiàn)數(shù)據(jù)中已認(rèn)證出超過(guò)200個(gè)恒穩(wěn)伽馬射線(xiàn)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(xiàn)加速的貢獻(xiàn)等。暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的伽馬射線(xiàn)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(xiàn)泡的形成機(jī)制提供新的觀測(cè)信息。挖掘這些伽馬射線(xiàn)數(shù)據(jù)還將有望對(duì)伽馬射線(xiàn)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(lèi)。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(guò)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(lèi)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(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)提供伽馬射線(xiàn)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(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心與中國(guó)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(kāi)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)。