仙女座大星系伽馬暴！出了什麼烏龍？

在距離我們最近的大星系——仙女座大星系裡出現了一次伽馬暴，這是一個宇宙級的大發現，也預示著我們全人類又躲過了一劫。然而，僅僅半天之後，又有官方消息證實，這一發現純屬子虛烏有，只是伽馬暴探測器「雨燕號」的一次誤報而已。

這樣一場宇宙級別的大烏龍到底是如何發生的?英國萊斯特大學博士後研究助理、「雨燕號」團隊成團菲利普·埃文斯(Philip Evans)就此撰寫了一篇文章

仙女座大星系出現的所謂「伽馬暴」，被證實為只是「雨燕號」探測器的一次誤報。

圖片來源：NASA

2014年5月28日，星期三…… 真是漫長的一天。噢，現在還只是早上9點17分(譯註：這是作者寫作此文的當地時刻)。或許你已經留意到了，推特圈裡一直在流傳這樣的說法：鄰近的仙女座大星系(M31)里據說出現了一個伽馬暴(GRB)。我的電話還從來沒有這麼吵過!問題在於，從來就沒有人宣稱出現過這樣一個伽馬暴，實際上只是一個暫時性的結果，觸發了這個被過度解讀了的故事。

那麼，到底發生了什麼，為什麼所有人都一度認為這是一個伽馬暴?

事情要從「雨燕號(Swift)」探測器上的爆發警示望遠鏡(Burst Alert Telescope，BAT)說起。這台望遠鏡專門設計用來尋找伽馬暴，只要是原本已知不會發出高能輻射的某片天區出現了任何高能輻射爆發，都會「觸發」這台望遠鏡。但是，想要確定是否真的出現了伽馬暴，就沒有這麼簡單了，因為探測器里會出現雜訊信號，還有背景輻射等等因素。所以，「雨燕號」通常只在真正確定輻射爆發屬實的情況下才會觸發;如果你是統計學家，可以告訴你我們設定的閾值是6.5-σ。即使如此，我們偶爾還是會遇到誤報。

不過我們還有另一個計劃，就是試圖從鄰近星系裡尋找暗弱的伽馬暴。為此，如果信號出現在已知的某個鄰近星系附近，就算閾值要低得多，我們也會接受這樣的觸發。當然，這些閾值低得多的觸發屬於誤報的可能性也會大得多。正常情況下，我們可以分辨這些觸發是不是誤報，因為伽馬暴在最初的爆發之後，(幾乎總是)會出現能夠探測得到的X射線餘輝。誤報的觸發，自然就不會出現X射線。

不過具體到這件事，情況就稍有一點複雜了。有一個X射線源與爆發警示望遠鏡報警的位置相符。下圖顯示了最早的X射線數據。黃圈顯示了爆發警示望遠鏡的誤差圈——意思是說，爆發警示望遠鏡告訴我們，它覺得在這個黃圈裡看到了東西。橙色方框顯示了當時「雨燕號」上的X射線望遠鏡(XRT)能夠看到的區域，那些灰點就是它檢測到的X射線。紅色小圈標出了X射線源的位置。

那麼，這是一個伽馬暴嗎?不是。

首先，這個源是一個已知的天體，在大量先前的觀測中都出現過，包括「雨燕號」自己的觀測。事實上，在我去年年底出版的那份星表裡，你可以看到我們觀測到它很多次。我們當然知道這一點，事實上，「雨燕號」團隊發出的第一份通告里也說過這一點。

其次，那個已知的X射線源大概是某種類似X射線雙星的天體(所謂X射線雙星，就是一顆中子星繞著一顆普通的主序恆星旋轉)。沒有人認為這樣的天體會是伽馬暴的前身。

而且有趣的是，「雨燕號」團隊從未宣稱這是伽馬暴。事實上，我也沒有見到任何圈內人宣稱這是一個伽馬暴。

至於為什麼整個網路上都在把它當成一個伽馬暴來報道，就不是我能夠推測的事情了。不過「雨燕號」在研究伽馬暴方面的成功是出了名的，事實上本月(2014年5月)它在美國航空航天局(NASA)的項目評定中還排名第一。我猜測，狂熱的天文愛好者把兩件事串在了一起，便得出了2加2等於5這樣不幸的結論。

我還看到有人說，這個天體發出了大量伽馬射線：事實是絕對沒有。實際上，「雨燕號」爆發警示望遠鏡團隊當時的原話是，「這是一個暗淡的爆發警示望遠鏡暫現事件」。

那麼它到底是什麼，興奮點又在哪裡?

僅僅由於這個X射線天體先前已知，而且不太可能是伽馬暴，並不意味著它就會無聊。如果這個X射線天體比以往明亮得多，那幾乎可以肯定，它就是觸發爆發警示望遠鏡的那起事件，這在科學上也是有趣的。地球附近發生的任何高能爆發都很值得研究。

通常，當「雨燕號」上的X射線望遠鏡觀察到一個新射線源，我們會把有限的數據產出直接傳回地球，通常會有軟體(我本人寫的!)來分析那些數據。具體到今天這件事，分析那些數據產出的時候遇到了一個問題——確切地說，遇到問題的是我們通常用來估計亮度的數據產出。所以，當時在線的科學家不得不採用了更加粗略的數據，而從那些數據來看，這個X射線天體似乎比以往要明亮得多。就這樣，消息被發布了出去。

為什麼結果只是初步的，就把它發布出去了?

天體的爆發往往是短命的。從「雨燕號」上獲取完整數據發往地面，是需要花費時間的。而時間是天文學家損失不起的。所以，你現在面臨一個選擇：選項一，我們假設這些初步結果正確，冒著浪費一些望遠鏡觀測時間的風險去監測它;選項二，我們冒著錯過百年一遇大事件的風險，繼續等待，直到確定結果是真是假。

在「雨燕號」團隊里，我們相信天文學家應該有能力自己作出決定，所以我們不會瞞報我們的結果。結果會被立即發布，天文學家也知道結果是初步的。一旦獲得完整數據，我們總是會儘快發布一份更細緻的分析，通常會在幾個小時之後。

具體到這件事，我們不得不等待許久以獲取完整數據，大概(有待證實)跟美國的「雨燕號」數據中心斷電有關，這場斷電來的還真是時候!

不過與此同時，身在英國萊斯特的我們也意識到了問題所在，我及時修復了對最初數據產出所作分析中遇到的問題，更加準確地測定了那個X射線源的亮度。至此，事情就很明顯了：這個X射線天體根本沒有爆發，它的亮度跟以往我們觀測到的亮度完全一致。很可惜，這意味著它根本就不是一個令人興奮的暫現天體。它只是一個碰巧出現在BAT誤差圈裡的X射線天體，僅此而已。

至於觸發BAT的，很有可能只是一個雜訊信號，低閾值的觸發往往都是這樣。

所以，到底發生了什麼?

最終的事件表是這樣的：

爆發警示望遠鏡因為仙女座大星系附近的一個低閾值事件而被觸發。這樣的事件可能是誤報，但偶爾會有真的。

「雨燕號」對準了爆發警示望遠鏡確認的方位，在那裡看見了一個已知的X射線源。

由於通常的數據產出遇到問題，只有更粗略的數據可用。這些數據顯示，這個X射線天體要比以往明亮得多，是一個正在爆發的源。

我設法分析了出問題的數據，發現這個源沒有爆發。結果被發布出去。

獲取到完整數據，證實這個X射線天體確實沒有爆發。

最後一點想法

我猜想，從外界來看，這件事似乎相當亂套。這件事通過網路和推特傳到公眾面前這一事實，無疑更是雪上加霜!但事實上，這件事恰恰突顯了專業天文學家所面臨的挑戰。

暫現事件，就其本質而言，就是暫現的。有些暫現事件是長壽的，其他一些則不然。事實上，這也正是「雨燕號」存在的原因，就是為了讓我們有能力對檢測到的伽馬暴作出非常迅速的響應，在觸發後短短几分鐘內獲取X射線、紫外波段和可見光波段的數據。按照設定的程序，「雨燕號」會把儘可能多的數據直接發回地面(受限於傳輸帶寬，我們無法把所有數據都迅速下傳)，並立即向值班的人發出警報。

這麼做的全部原因，就是為了讓我們能夠迅速就某個天體發布通告，讓人們能夠決定是否要用其他設施來觀測它。這樣的迅速反應能力已經讓我們作出了許多驚人的發現，比如：證實短伽馬暴由兩顆中子星合併所致，檢測到超新星激波從一顆恆星上穿透而出，發現人類迄今所見的最遙遠恆星。這還只是隨手舉的3個例子。

但是，這很艱難。我們的數據有限，時間也有限，必須趁著目標還算明亮的時候馬上說點什麼。那些能夠動用大望遠鏡的人也必須迅速做出決定，要不要在他們有限的觀測時間裡，再擠出一點時間來監測這個目標。這樣的挑戰，是我們這些爭分奪秒的天文學家，每天都會要面對的。世界上的大部分人通常是不會知道這些的，這當然是因為我們只公布和發表最終的研究結果，而在公布結果的這些研究的過程當中，正確的決定都已經被作出過了。

具體到這件事，得益於社交網路的威力，在大量研究過程中後來會被證明是錯誤決定中的一個，被帶入到了公眾的視線當中。你已經大略了解了這些決定，以及我們每天都必須要面對的挑戰。所以，儘管不得不把我們也會頻頻犯錯這樣一個場景展現給你(這還是有一點讓人感覺尷尬的)，但這也是好事一件，向你展現了科學的真實一面。對於每一個激動人心的、極具新聞價值的科學發現來說，都有大量艱辛、努力、誤報、錯誤、激動和失望隱藏在背後。

這就是我們賴以為生的事業。這，就是科學。

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