凌晨三点,一台巡天望远镜的自动报警响了。画面里,一个星系边缘多了一个此前没有的亮点。值班天文学家放大图像,确认它不是灰尘,也不是传感器故障。几个小时后,这个亮点暗了下去,再也找不到。它属于一类天体,叫暂现源。
你昨晚看到的星星,今晚大概率还在。但有些天体只存在几小时,甚至几毫秒。它们不是恒星熄灭,而是宇宙里最剧烈的“闪光”。
夜空里的“闪现”
暂现源(transient source),指在天空中突然出现、亮度显著变化、持续一段时间后消失或变暗的天文现象,时间尺度从毫秒到数年不等。日常类比:你走夜路,远处有人用手机闪光灯照了一下。那道光不是路灯坏了,而是一个短暂事件发生了。暂现源就是宇宙里的“闪光灯”,而大多数恒星是常亮的路灯。
一秒与一生
暂现源的能量账本很吓人。一次伽马射线暴(宇宙中最剧烈的电磁爆发之一)在几秒内释放的能量,估计可达太阳在约100亿年寿命中释放总能量的数倍。换算成日常参照:如果把太阳一生的能量比作一个家庭一整年的用电量,伽马暴相当于把这整年的电在几秒内全部放完。
快速射电暴(持续时间仅几毫秒的射电脉冲)更短。它在几毫秒内释放的能量,约相当于太阳几十万年释放的能量。超新星则像慢动作:亮度可达太阳的十亿倍,持续数周到数月。
谁在宇宙里按快门?
暂现源的“演员”不少。大质量恒星塌缩或白矮星热核爆炸,会点亮超新星;大质量恒星塌缩或中子星合并,可能触发伽马射线暴;黑洞的潮汐力撕碎靠近的恒星,会产生潮汐瓦解事件(黑洞把恒星拉成“面条”后吞掉)。这些大多是观测证实的现象。
快速射电暴的起源则复杂得多。银河系内一颗磁星(拥有极强磁场的中子星)曾发出类似快速射电暴的信号,这支持了磁星假说。但所有快速射电暴是否都来自磁星,目前尚无定论。
为什么要盯着“一闪而过”?
暂现源是宇宙的“动态窗口”。恒星怎么死、黑洞怎么形成、重元素从哪里来,线索常藏在这些短暂闪光里。理论认为,你戴的金戒指里的金,可能来自中子星合并这类暂现事件。换句话说,暂现源不只发生在远方,它也参与构成了你手边的物质。
捕捉闪现
人眼很难守到这些闪光。巡天望远镜每晚扫描大片天空,自动比对图像。以正在建设的薇拉·鲁宾天文台为例,它预计每晚产生约20TB数据,相当于约4000部高清电影。算法先报警,天文学家再跟进。你可能没机会守在望远镜前,但手机摄像头里的传感器技术,和这些巡天相机有不少相通之处。
还没答案的问题
快速射电暴能不能当“宇宙尺子”,用来测量星系间的距离?暂现源的数量和星系环境有什么关系?这些问题目前尚无定论。可以确定的是,每一次警报都在提醒我们:宇宙不是一张静止的照片,而是一部正在播放的影片。
回到凌晨三点的那次报警。那个亮点可能是一颗恒星的死亡,也可能是一次我们还没命名的爆发。下一次警报响起时,我们能否读懂它?如果宇宙里大多数剧烈事件都只持续几秒,我们错过的,会不会比看到的更多?
延伸阅读
- 《给忙碌者的天体物理学》,尼尔·德格拉斯·泰森
- 纪录片《宇宙时空之旅》(Cosmos: A Spacetime Odyssey)
- Zwicky Transient Facility 官网:ztf.caltech.edu