太空中那些神秘閃光到底是啥？

科技 06-15

太空中那些神秘閃光到底是啥？

一對相互碰撞的星系之間的一個個星團

浩瀚神秘的宇宙存在許多未知領域，也從來不缺少奇異現象。從黑洞到系外行星，科學家們一直在不懈地探索和發現宇宙中的神秘新事物，不過這些新事物也往往讓他們百思不得其解。

比如，近年來發現的一種奇怪現象讓科學家們感到尤其困惑，即太空中出現神秘閃光，科學家們將此現象稱為「快速射電爆發」。這些明亮的射電爆發亮光只持續數毫秒，但科學家認為在這一瞬間它們所釋放的能量可能是太陽的數百萬倍。關於這些神秘閃光的本質、來源及影響，科學家們尚未取得共識。

自2007年起，天文學家已經發現大約20道神秘射電波脈衝，全部來自銀河系深處，且在太空中隨機出現。但是，天文望遠鏡某一時刻通常只能觀測到一小片宇宙空間。根據天文學家的估算，宇宙中每天這樣的閃光可能多達1萬多次。

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帕克斯天文台中的射電望遠鏡

但是，至今沒有人知道它們究竟是什麼。當然，天文學家都有自己不同的看法，甚至有些觀點非常奇特，比如中子星爆發、爆炸的黑洞、崩塌的宇宙弦等，甚至還有人認為這是外星人在作怪。

美國西弗吉尼亞大學天文學家鄧肯-洛里梅爾所領導的研究團隊是這種神秘閃光的最早發現者。洛里梅爾表示，「關於這種爆發的自然本質，現在有許多種理論。目前，還處於理論家發揮的階段。」即使「快速射電爆發」現象最終被確認為普通的事件，它們的重要性依然不容忽視。

這些射電信號就像貫穿宇宙的激光一樣，會與磁場、等離子區、宇宙填充物相遇，它們會捕獲關於星系際空間的信息，可以用作搜索宇宙奧秘的重要工具。加拿大多倫多大學天體物理學家彭威禮認為，「通過對它們進行精確的測量，可以讓我們對宇宙的認識有革命性的轉變。」不過在此之前，科學家們必須要搞清楚「快速射電爆發」現象到底是什麼。幸運的是，在最近數月內，天文學家已經取得了實質性的進展。

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藝術構想圖：宇宙弦

最初最讓洛里梅爾等人震驚的是這種爆發的亮度。洛里梅爾帶領研究團隊對位於澳大利亞的帕克斯射電望遠鏡的重要數據進行了深入分析，他們在努力尋找射電波脈衝，比如從高速旋轉的脈衝星中尋找。這些星球密度像原子核一樣，旋轉速度可達每秒上千次。

在高速旋轉過程中，它們會震蕩出一束束輻射，從而產生射電信號，看起來就像是脈衝現象。但是，洛里梅爾等人發現的信號非常怪異。洛里梅爾介紹說，「這種信號非常明亮，以至於可以穿過天文望遠鏡中的電子儀器。

射頻源能夠做到這樣，是非常怪異的。射頻源發光持續時間大約為5毫秒，然後衰減消失。」洛里梅爾研究團隊成員、斯威本科技大學天文學家馬修-貝利斯回憶道，「我記得當我首次看到這種閃光的照片時，我興奮得無法入睡。」

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位於澳大利亞的帕克斯天文台

這種怪異的信號被命名為「洛里梅爾爆發」。幾年來，「洛里梅爾爆發」仍然是天文學家眼中的異常現象，迄今沒有人能夠解釋得清楚。一些人認為，這是儀器干擾的結果。比如，2015年發表的一篇學術論文認為，帕克斯射電望遠鏡配套設施中的微波爐能夠產生一種類似的信號。但是，從2012年開始，天文學家已經利用其它望遠鏡發現了更多的爆發現象，證明這些信號確實來自太空，而且它們可能距離地球達數十億光年。

當射電波穿越宇宙時，它們會在途中與等離子區中的電子相互作用。這種交互作用會產生延時，延時時長取決於射電信號的頻率。高頻射電波可能會比低頻射電波更快到達。通過測量這種延時，天文學家可以計算出信號穿越的等離子區究竟有多大，從而估算出它們穿越的距離。

現在，地球接收到來自其它星系的射電信號並非新鮮事，但很少有如此強大能量。比如，一種被稱為「類星體」的黑洞物質可以產生極其巨大的能量，其中包括射電波。但是，這些其它星系的類星體距離我們太遠，以致於它們的信號顯得很微弱。

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「NGC1600」星系中的巨大黑洞

貝利斯解釋說，它們的能量甚至會被月球上的一個行動電話信號所掩蓋。然而，「快速射電爆發」卻是另類。貝利斯表示，「能夠發現這種比此前所看到的任何事物都要亮百萬倍，這肯定是件令人興奮的事。」

令科學家更為興奮的是，「快速射電爆發」可能屬於一種奇怪的新物理學範疇。一種更為激進的觀點認為，它們可能屬於宇宙弦領域的概念。宇宙弦是一種假設性的理論，一些宇宙弦可能是超導的、帶有電流的。根據這種假設，這種弦可能有時候會崩塌，以電磁輻射的形式爆發。黑洞的引力極其強大，它可以防止任何光線逃離。

但是，在上世紀70年代，英國著名物理學家斯蒂芬-霍金認識到，如果一個黑洞蒸發到消失，就有可能輻射出能量。如果在早期的宇宙中有小型黑洞形成，它們現在應該正在蒸發，就有可能以射電波爆發的方式爆炸。

2016年2月，天文學家似乎取得了這方面的突破。由英國平方公里射電陣研究機構科學家伊萬-基恩帶領的一個科研團隊對發現於2015年4月的一次奇特的射電爆發進行了深入分析。

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位於美國新墨西哥州的甚大陣

研究人員經分析發現，這次爆發來自於60億光年外的一個古老星系。這是科學家首次發現爆發的主星系，這是一個重要的發現。貝利斯也是基恩團隊成員之一，他解釋說，「只要知道了主星系，就可以知道它們究竟有多遠。」這樣，你就可以精確地測量射電爆發的能量，從而可以縮小它們所屬的範疇，最終確定它們究竟是什麼。

因此，必須要持續觀測至少一個場景，即互相環繞的兩顆中子星之間發生劇烈碰撞。如果能夠觀測得到，距離發現神秘射電爆發的來源就更進一步了。洛里梅爾表示，「能夠取得這樣的發現成果，我非常興奮。」

但是，美國哈佛大學科學家艾多-伯格和彼德-威廉姆斯卻對此觀點表示懷疑。基恩的結論是建立在發現了射電爆發後不斷衰減的射電信號，但艾多-伯格和彼德-威廉姆斯卻認為這種餘暉與爆發毫無關係。

他們利用甚大陣射電望遠鏡重新觀測了這種疑似餘暉，並發現所謂的餘暉根本不是真正的餘暉。這是一種由星系的明暗閃爍造成的毫不想乾的現象。換句話說，這是閃爍的星系恰好出現於望遠鏡觀測範圍內射電爆發區域之前，而不是「快速射電爆發」的來源。如果這種爆發並不是來自星系之中，它也許根本不是由中子星相碰撞形成的。

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蟹狀星雲脈衝星

上述理論存在的另一個問題是，兩顆中子星相碰撞的假設。美國普渡大學科學家馬克西姆-留提科夫表示，「這些快速射電爆發出現的頻率比中子星碰撞的頻率要高得多。」其實，中子星碰撞的頻率並沒有高到可以用來解釋快速射電爆發現象。

此外，另一發現也讓這種解釋更加不可能。2016年3月，一個由多位天文學家組成的研究團隊宣稱取得了重大發現。他們利用位於波多黎各的阿雷西博天文台對發現於2014年一次射電爆發進行了研究並發現，這次爆發點亮了一次又一次，在16天內總共點亮了11次。彭威禮認為，「這是自首次發現爆發以來，我們獲取的最重要信息，這也排除了此前許多科學家提出的絕大多數模型。」

在此次發現之前，所有的「快速射電爆發」都被認為是孤立的一次性事件。這就意味著，它們可能形成於自我毀滅的、災難性事件，即只能發生一次的事件，比如黑洞爆炸或兩顆中子星碰撞。

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藝術構想圖：脈衝星

但是，這並不能解釋「快速射電爆發」有時一次又一次重複出現，且間隔很短。不管是什麼產生這種射電爆發，都必須要存在下去並重新生成一次新的爆發。這樣就縮小了考慮的範圍。

留提科夫發現，一種可能性就是這種射電爆發可能來自於年輕的脈衝星。隨著時間的推移，脈衝星慢慢失去自轉能量並逐漸減速，一些能量可能會形成射電波輻射爆發。科學家們現在還不清楚脈衝星究竟是如何產生這種「快速射電爆發」的，但他們已經發現有脈衝星曾經釋放過較短的輻射爆發。比如，蟹狀星雲脈衝星就是已知最強大的脈衝星之一，它相對年輕，不到1000年歷史。

脈衝星越年輕，自轉得越快，能量越強。雖然蟹狀星雲脈衝星還沒有強大到足以產生「快速射電爆發」，但是自它誕生之日起，不用多少年就可擁有這種能量。「快速射電爆發」的能量來源可能並不是中子星的自轉，反倒可能是它強大的磁場在起作用，其磁場能可能比地球磁場能量高出千萬億倍。

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