來自宇宙深處的神秘射電暴信號：它揭露了宇宙中失蹤的“重子”？

在2017年,天文學家在6年前的一段觀測數據裡面 意外地發現了一個異常強烈,又極其短促的射電信號 它來得太突然,太神祕 於是科學家給它起了一個名字 快速射電暴,簡稱F2B 之所以叫快,是因為它的閃現只有幾毫秒 你可以想像,一道幾乎瞬間出現又消失的能量閃光 卻來自遙遠的宇宙深處 甚至在銀河系之外,像是一場只閃一次的宇宙煙花 更令人震驚的是,在這短暫的幾毫秒時間裡面 它釋放出的能量相當於太陽80多年才能輻射出的總量 可是,它從哪裡來? 又是什麼樣的天理能在瞬間爆發出如此強大的能量? 這是一個至今仍然未解開的謎 從2007年到今天,科學家們只觀測了幾十個這樣的射電暴 在2013年之前,許多天文物理學家甚至懷疑 這些信號是否真的存在 也許只是儀器的誤差,或者是地球上某種幹擾 然而隨著越來越多的觀測數據的累積,懷疑變成了確信 研究者發現,大多數射電暴一直暗示從不重現 因此他們推測,這些信號很可能與宇宙中災難性事變有關 比如一顆恆星的死亡,或者兩顆黑洞的劇烈合併 那是來自銀河系之外的部分 每一次爆發都可能極其短促,僅持續千分之一秒 部分信號還會週期性地重複,大約每隔十秒就會再度閃現 科學家懷疑,這種快速射電暴或許與過去幾十年 天文學家偶爾接到的某種未知類型的射電信號存在關聯 在美國弗吉尼亞州夏洛茨維爾的國家射電天文臺裡面 天文學家斯科特·倫森興奮地說 這可能是近幾十年來射電天文學領域重大的突破 與此同時,在英國曼切斯特大學丹·桑頓領導的團隊 對這些來自銀河系外的信號展開了深入的分析 他們研究證實,這些射電暴確實源自遙遠的星系之外 回顧過去的觀測,人類曾經檢測到來自宇宙深處 持續幾天甚至幾個月的射電波 但從未見過如此短促而爆發式的信號 正因為如此,2007年的那一次偶然的發現 成為了天文學的分水堤 一個開啟快速射電暴的時代 科學家們調取了來自澳大利亞帕克斯射電望遠鏡的數據 這是一臺直徑64米的巨型天線,被稱為宇宙之耳 在這些觀測記錄中,團隊發現了數個短暫且強烈的射電暴信號 經過分析,他們確定至少有4次射電暴的來源並不在銀河系之內 而是來自更遙遠的宇宙深處 這些信號在穿越太空的時候 被經過充滿電體粒子的新機械制 可以想像,射電波在旅途中穿過一片電子海洋中 低頻率的波段在傳播中會被這些電子粒子拖慢、削弱 而那些高頻率的波段則能更完整地穿透 就像光穿過霧,紅光先散,藍光還在閃 最終只有那些高頻率的超短波信號才能成功抵達地球 被我們的望遠鏡捕捉到 科學家進一步推算,如果這些信號只在銀河系內部傳播 那麼在抵達地球的時候 它們的提上步,也就是信號被電子拖慢的程度 應該只有3%到6% 可實際觀測到的提上特徵遠超這個數值 這說明,信號來自銀河系之外 換句話說,這些射電波是從數十億光年之外傳來的宇宙閃電 它們在星際空間穿行的距離高達17到32億秒差距 也就是大約55到100億光年 遠遠超過了地球到銀河系邊緣的距離 如此短促卻明亮的信號,意味著它的能量源必須極其強大 科學家推測,這些射電波可能來自某個體積極小、能量極人的天體 比如雌星,一種擁有超強磁場的中子星 這樣的天體往往誕生於超新星爆發的災難性時刻 但問題在於,就算知道了可能是誰 我們仍然不清楚它究竟在哪裡 帕克斯天文臺的科學家開始嘗試鎖定信號的精確位置 他們推測,在射電暴爆發的瞬間,源頭天體可能還會發出可見光的閃光 於是,研究團隊同步使用光學望遠鏡 試圖在那射電信號出現的那一刻捕捉那一束光 通過光的波長、亮度等參數 科學家們可以計算出信號源在宇宙中的確切位置 只有當位置被精確標定 他們才能利用數字模型去重建信號在太空傳播的途徑 進一步計算出它們經過的電子密度分佈 而這些電子的分佈,就像宇宙間的物質地圖 電子的數量代表了質子和中子的數量,也就是所謂的中子 科學家們對這些數據一掌關注 因為中子的數量正是解開宇宙失蹤物質之謎的關鍵 根據宇宙學理論 早期宇宙的中子數量應該符合一種特定的分佈比例 但當科學家把體論與今天的觀測結果進行對比的時候 卻發現數量對不上 今天的宇宙中,中子明顯少了 體論與現實觀測之間存在較大的差異 到底是體論錯了 還是我們漏掉了某些隱藏在星系間的物質 於是,科學家們把目光重新投向了這些神祕的射電泡 也許它們在傳播信號中藏著那部分失蹤的中子的蹤跡 然後到了2016年 一個由德國射電天文學家勞納·斯匹特勒頻道的研究小組宣佈 他們發現了第一個會重複出現的快速射電泡 這意味著,至少有一部分射電泡並非災變產生的一致性事件 而是由某種穩定、可持續的機製出發的 三年後,2019年 加拿大的星系射電望遠鏡塞爾姆再次宣佈發現了13個新的快速射電泡 其中一個同樣是重複型的信號 這讓謎題變得更複雜了 有的射電泡只閃一次,就此沉寂 有的卻反覆出現,像是在不斷地召喚我們 如果把快速射電泡比作一場宇宙犯罪 那麼嫌疑犯可能是一種強大的釋放巨大能量的天敵怪獸 而它使用的武器,則是一種極其罕見、明亮得不可思議的射電信號 到目前為止,科學家為了追查兇手 已經提出了48種不同的理論 但究竟是哪一種纔是真相? 接下來,讓我們一起看看科學家們心中最具代表性的10種可能性 要揭開快速射電泡的真相 科學家們提出了各種腦中大開的猜想 有的天馬行空,有的嚴謹而複雜 以下就是目前最具代表性的10種可能性 自今年以來,澳大利亞帕克斯射電天文臺觀測記錄裡面 一直反復出現神祕閃爍信號 它的強度和亮度一致 但奇怪的是,其他任何望遠鏡都沒能觀測到 研究人員一度認為,他們發現了新的宇宙現象 於是,他們給這種信號起了個名字——錄音獸 但後來他們發現,這些神祕信號出現的最頻繁的時刻是中午 最終真相揭曉 信號的源頭竟然是一臺被提前打開的微波爐 當微波爐門還沒關上的時候 釋放的電子波幹擾了觀測儀器,造成了宇宙信號的錯覺 這段插曲讓科學家們警惕,也許快速射電泡也可能是人為幹擾 然而,事實很快證明並非如此 因為世界各地的射電望遠鏡在不同時區、不同方向都獨立地探測到了這些信號 於是天文學家確定,快速射電泡絕不是來自地球 第二種可能——致命天體的合併 一些不重複出現的射電泡可能源自於宇宙中的災難性事件 比如白矮星、中子星,或者是黑洞之間的合併、碰撞 當這些致命天體在引力的作用下不斷地螺旋靠近 它們強大的磁場會相互扭曲,撕裂空間 在碰撞瞬間釋放出巨大的能量爆發 那一閃而失的信號或許就是這樣的宇宙碰撞瞬間 第三種可能——中子星與小行星撞擊 想像一顆流浪的小行星在太空中漂泊 如果它恰好經過一顆中子星的引力範圍 就像靠近一臺巨大的宇宙電磁炮 中子星的磁場會施展出小行星表面的帶電粒子 這些粒子被加速到接近光速 在強磁場中釋放出閃電般的射電能量 這可能就是我們探測到的射電泡 第四種可能——奇異星的殼層坍縮 所謂奇異星是介於中子星和黑洞之間的一種假想天理 它們內部溫度和壓強高得驚人 中子被分解成更基本的粒子——夸克 當這種奇異物質星的表面不斷積累普通物質的時候 外殼最終可能坍縮 瞬間釋放出巨大的質能和高能粒子 產生一場劇烈的射電閃光 第五種可能——小型的要變體 要變體是一種活動的星系核 在它的中心是一顆貪婪的超大質量黑洞 吞噬著周圍的氣體 並噴射出強烈的能量束 科學家猜測 如果在某個星系中存在較小規模的要變體 它們的輻射方向偶爾恰好對準地球 我們就會在那一瞬間看到一場快速射電暴 第六種可能——脈中心的星震 有趣的是 部分重複型快速射電暴的信號形狀 竟然與地震餘震的波形非常相似 這讓科學家想到 也許這些信號是脈中心內部的星震引起的 當中子星表面發生劇烈變形或破裂時 能量被瞬間釋放的 就像地球的地震只不過強度大上上億倍 第七種可能——脈中心閃電 脈中心的強磁場會在周圍形成真空間隙 有一種理論認為 靜電能量可能在這些真空區聚集 最終放電就像宇宙中的閃電一樣 釋放出短促卻極強的射電波 第八種可能——超輻射 還有科學家認為 這可能是一種量子集體現象 當某些原子或分子在電磁場中發生量子糾纏 它們會像一個整體那樣共同輻射能量 這種同步爆發的現象叫做超輻射 或許正是我們看到的那場能量風暴 第九種可能——外星文明 當然最吸引公眾猜想的永遠是外星人 有研究指出 也許這些信號並非自然現象 而是外星文明的通訊方式 甚至可能是他們推進光防飛船而發出的能量脈衝 雖然目前有很多證據只指是自然天體的解釋 但在找到確鑿證據之前 這個可能性依然不能完全排除 第十種可能——實心的巨大要班 這被認為是目前最有潛力的解釋之一 實心是一種極端的中子星 磁場強度比普通中子星還要高出上千倍 比第九磁場強上上億倍 它們偶爾會釋放出巨大的要班 噴射接近光速的高能粒子 當這些新噴出的粒子與舊碎片相撞的時候 會形成一個激波 磁場劇烈增強 電子被迫沿磁力線加速旋轉 從而產生強烈的射電輻射 那就是我們探測到的快速射電暴 目前科學家還無法確定這些信號的真正來源 甚至無法斷定 所有的射電暴都是出自同一類型的天體 不過這個謎團或許不飛太久 加拿大的輕強度映射實驗望遠鏡 現在每天能夠探測到1到10個新的射電暴 澳大利亞的平方千米列證也在持續地搜索 隨著數據量的爆發式增長 科學家或許能夠逐步縮小嫌疑範圍 找到那個真正的宇宙發現者 就在不久前 全球天文學家再次聚集到阿姆斯特丹 他們交流最新的未公開的發現 辯論不同的模型 尤其是中子星在其中扮演的角色 思維的碰撞仍然在繼續 而真相也許正悄然逼近 也許快速式電暴並不是某一種天體的爆發 而是宇宙正在向我們傳遞的信息 每一道閃光都將是從時空深處傳來的低語 它可能源自遙遠星系中的雌星碰撞 也可能是某種我們尚未理解的自然規律在顯現 但也有那麼一時可能 那是自費生命在浩瀚宇宙中嘗試打破寂靜的呼喚 如果這些信號真的來自外星文明 我們是否已經被發現了 或者這僅僅是我們在探索宇宙的時候 不經意間聽到了別的世界 未來幾年 新的望遠鏡陣列將陸續上線 輕強度映射實驗望遠鏡 平方公里陣列 它們將以前所未有的靜謐度傾聽宇宙 也許下一次快速射電暴 就會揭開宇宙失蹤種子的謎團 也許它也會改變我們對生命、空間、存在的全部認知 在那之前 每一次神祕的電波閃爍 都是人類和宇宙之間的對話唸行 或許宇宙真的在回應我們 只是我們還聽不懂它的語言