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探索宇宙奥秘 · 理性思考

宇宙深处,一场足以照亮整个星系的大爆炸悄然发生。

它释放的能量,相当于千亿颗太阳在一瞬间同时发光。

但奇怪的是,地球上所有的望远镜,都没有看到这场爆炸本身。

直到很久以后,它的“回声”才缓缓抵达地球,被科学家意外捕获。

这究竟是怎么回事?我们“看”到的又是什么?

故事的主角是伽马射线暴。

这是宇宙中已知最剧烈的爆炸之一。

在几秒钟内,它释放的能量比太阳一生释放的还要多。

如此剧烈的爆炸,通常由大质量恒星死亡、塌缩成黑洞时引发。

它会形成两道方向相反、极其狭窄的能量喷流,像宇宙级的聚光灯。

只有当这道“聚光灯”恰好对准地球时,我们才能观测到短暂的伽马射线闪光。

这就像在黑夜里用手电筒照向远方。

只有站在光柱正前方的人,才能看到刺眼的灯光。

站在侧面的人,只能看到手电筒本身,却看不到那束光。

绝大多数伽马射线暴,喷流方向并不指向我们。

因此,它们最初的闪光,就这样被我们“错过”了。

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即使喷流没对准地球,它高速冲入星际介质时,也会产生缓慢衰减的余辉。

这就是所谓的“孤儿余辉”。

它就像一个爆炸过后,在宇宙中久久回荡的“回声”。

但找到它们,难度极高。

因为没有高能闪光的预警,你根本不知道要在哪片天空寻找。

你需要在广袤的星空中,像大海捞针一样寻找一个突然出现、又缓慢消失的暗弱射电源。

这一次,澳大利亚的ASKAP望远镜立功了。

这台由36面天线组成的射电望远镜,在例行巡天扫描中,发现了一个奇怪的天体。

它被命名为ASKAP J005512-255834。

这个射电源之前并不存在,后来突然出现,迅速增亮。

它释放的射电波能量高达10的32次方瓦特。

这相当于数十亿颗太阳同时发出的射电能量总和。

随后,它开始缓慢变暗,整个过程持续了超过1000天。

更奇怪的是,在可见光和X射线波段,完全找不到它的任何踪迹。

这种“独来独往”的行为,完美契合了“孤儿余辉”的理论画像:

一个没有指向我们的宇宙级喷流,在减速、扩散过程中,将能量转化为缓慢衰减的射电波。

故事到这里,似乎已经可以画上句号了。

但严谨的科学家们,并没有排除另一种更惊人的可能性。

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通过后续观测,研究人员锁定了这个信号的家园:

一个距离地球约17亿光年,正在活跃形成恒星的小星系

这个位置很特殊,并不在星系中心,而是一个致密的恒星形成区。

是普通的恒星吗?不是,它的能量太强了。

是脉冲星或超新星吗?也不是,它们的光变曲线对不上。

唯一能与之抗衡的理论解释,是另一种极端事件:

一颗倒霉的恒星,被一个中等质量黑洞撕碎并吞噬。

中等质量黑洞,是介于恒星级黑洞和星系中心超大质量黑洞之间的“缺失一环”。

如果最终证实是后者,这将是人类首次观测到这种黑洞引发的射电 flare。

无论最终确认是哪种情况,我们都亲眼目睹了一场极其罕见、极其极端的宇宙事件。

我们拥有自己的“观天利器”——位于贵州的500米口径球面射电望远镜(FAST)。

FAST是世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜。

它非常适合观测脉冲星、快速射电暴,以及一些快速演变的暂现源。

不过,FAST的“视野”比较窄,像个显微镜。

它擅长对已知目标进行极其精细的观测。

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而发现像ASKAP J0055这样的“孤儿余辉”,首先需要广角巡天。

这需要像ASKAP这样拥有超大视场的望远镜,像“广角镜”一样不停地扫描天空,捕捉那些突然出现又消失的“幽灵”。

在这方面,中国正在积极布局。

比如,正在建设的“中国天马望远镜”阵列,以及参与的国际大科学工程——平方公里阵列(SKA)。

中国科学家深度参与了SK的台址遴选、天线设计、科学目标制定等核心工作。

未来,利用SKA的超强能力,我们有望成批地发现这类“孤儿余辉”。

这将彻底改变我们对伽马射线暴的认知。

我们将不再只看到那些“对准我们”的喷流。

而是能够统计出宇宙中全部伽马射线暴的真实发生率。

此外,在空间高能观测领域,中国的“慧眼”卫星和“爱因斯坦探针”(EP)卫星也在大放异彩。

特别是EP卫星,它拥有极宽的视场,能监测宇宙中的X射线暂现源。

虽然这次事件在X射线波段没有信号,但未来更多类型的“孤儿”事件,或许会在X射线波段留下痕迹。

EP将是我们捕获这些痕迹的又一大利器。

这一次,我们通过“回声”感知了一场被错过的宇宙大爆炸。

下一次,当我们用更强大的“耳朵”和“眼睛”去倾听,或许会发现,整个宇宙的喧嚣,远比我们想象的要热闹得多。

因为我们刚刚意识到,那些我们以为“错过”的,其实一直都在,只是换了一种方式,在等待着被发现。