超新星遗迹是大质量恒星在生命末期发生剧烈爆炸后，抛射出的气体和尘埃与星际介质相互碰撞、膨胀形成的结构——也就是“宇宙焰火”熄灭之后的残骸。超新星遗迹W28是天文学家眼中“热混合型”超新星遗迹的原型天体之一，但其完整的X射线面貌长期未能被清晰呈现。由中国科学院主导研制的 “天关”卫星（爱因斯坦探针EP）上搭载的“风行天”X射线后随望远镜（FXT），在卫星发射后的早期在轨测试阶段对W28进行了观测，得到了迄今为止最完整的X射线光谱成像。相关研究成果以《A complete X-ray view of supernova remnant W28 withthe Einstein Probe: Spatial distribution of parameters, and the origin of thethermal-composite morphology》为题，于2026年5月发表在天文学期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy& Astrophysics）上。基于“风行天”观测的W28多波段图像，被选为当期的推荐图片（featured image）。
图1：图中，红色代表MeerKAT射电望远镜的1.3 GHz辐射，绿色是SuperCOSMOS的光学Hα发射线，蓝色则是EP-FXT在0.4–2.3 keV能量段的 X射线，向上为北方，向右为西方。（图片来源：池奕恒等）
超新星是恒星最壮丽的死亡方式，在爆炸的闪光过后，爆炸产生的激波会不断扫击并加热抛射物和周围的星际气体，形成一个明亮的星云，称为超新星遗迹，并将在未来的上万年间持续膨胀延伸至上百光年。通常情况下，气体会被压缩成一个辐射明亮X射线的薄壳层；然而，有一类超新星遗迹表现得与众不同，即便在本该缺乏气体的中心区域仍充满明亮的热气体，它们被称为热混合型超新星遗迹。一直以来，距离地球约6,000光年的W28被认为是热混合型超新星遗迹的原型天体之一，天关卫星“风行天”对W28的观测，首次获得了W28最完整的X射线图像，揭示了其复杂而独特的形态特征以及其内部明亮X射线气体的物理起源。
“风行天”最为引人注目的发现，是W28西侧一个暗弱的壳层状结构。它在X射线、光学和射电的图像上同时可见：这正是典型的超新星遗迹的特征。尽管过去其他波段的研究中认为西侧壳层的一些局部是可能的超新星遗迹的候选体，而“风行天”的大视场观测中，壳层南北延伸的长度及其弯曲的弧度，都暗示着它同样源自W28中央的一场超新星爆发。在过去，W28的半径被认为大约为40光年，而新发现的西部的壳层则意味着这场超新星的激波影响到的星际环境范围将大得多，达到约80光年。同时，根据壳层所示踪的激波最前沿，“风行天”的光谱观测推断W28的年龄大约为8000年，比过去所认为的约4万年要年轻得多。
W28完整的X射线成像之所以能够实现，正是得益于“风行天”的两项核心性能：一是1^∘×1^∘的大视场，使其两次观测即可覆盖W28的全貌，极大缓解了此前望远镜需分区拼接的复杂操作；二是低表面亮度信号探测能力高，“风行天”极低的仪器背景噪声，使得暗弱的壳层结构和弥散辐射得以从背景中清晰分辨。
研究团队根据“风行天”的光谱数据，对W28中的热气体也进行了全面的诊断。西侧壳层的气体高温且稀薄，而中央区域填充的气体温度相对较低但是更为致密，但是这两个结构几乎具有相同的压强，这是西边壳层属于W28一部分的更为直接的证据。
图2：基于“风行天”数据测量的W28中热气体电子温度（横轴）与辐射量度（正比于密度平方）的分布，其中蓝色点代表处于快速冷却的气体。这些数据点可以用幂律约为-2的幂函数拟合，反映了W28内部热气体满足等压的分布。绿色虚线代表了快速冷却的数据点所在的等压线，另一端代表了快速冷却前这些区域热气体在图中可能所处的位置。（图片来源：池奕恒等）
更精细的分析揭示出W28的中心区域部分热气体正在经历快速冷却：电子的温度在短时间内快速下降了，但是离子和电子的复合降到更低的电离温度还需要更长时间。我们正好观测到了这种“电子已冷、复合未竟”的中间态。“风行天”的观测不仅能在光谱上看到快速冷却的特征，还能很好地在空间上描绘出冷却发生的区域。结合多个不同波段的观测，这些快速冷却的热气体和辐射光学Hα发射线的温气体团块在空间上高度重合。这意味着它们之间的热交换可能导致了热气体近期的快速冷却；同时，低温云团受热蒸发也为W28中央填充的热气体提供了质量来源。
在传统的超新星遗迹形态分类中，壳层型和热混合型被认为是两种不同的类别。但在W28中，西部的壳层呈现典型的壳层型特征，而中央区域则是热混合型形态，两者共存于同一遗迹中。这意味着不同的形态和电离特征，其实只是同一物理过程在不同密度环境下演化的结果。
天关卫星的核心科学目标是对瞬变源（如超新星爆发、黑洞潮汐瓦解事件等）进行监测和快速后随观测，但W28的观测证明了“风行天”凭借大视场、低背景噪声等优势，在研究弥散X射线源同样拥有卓越的性能。我们有理由相信，天关卫星未来会在弥散天体研究领域带来更多惊喜。
“风行天”望远镜是中国主导研制的国际合作空间X射线探测设备，为天关卫星配置的两个科学载荷之一，由中国科学院高能物理研究所牵头，联合中国科学院理化技术研究所、欧洲航天局（ESA）和德国马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）共同研制。
南京大学博士研究生池奕恒为论文的第一作者，周平副教授为文章通讯作者。南京大学陈阳教授，清华大学孙磊博士，中国科学院高能物理所李承奎研究员、贾淑梅研究员、陈勇研究员，厦门大学葛翀教授，中国科学院国家天文台袁为民研究员为文章合作者。
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