一個信號能量是太陽一年80倍！宇宙想告訴我們什么？

　　近期，澳大利亞科學(xué)家宣布了一項驚人的消息：得益于越來越先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡陣列技術(shù)，他們在過去的一年里發(fā)現(xiàn)了20個新的快速射電暴（Fast Radio Burst，F(xiàn)RB），幾乎將過去十年的發(fā)現(xiàn)數(shù)量翻了一番！

　　這一批新的快速射電暴是被位于默奇森射電天文臺（Murchison Radio-Astronomy Observatory）的澳大利亞平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡（Australia Square Kilometre Array Pathfinder，ASKAP）觀測到的。

　　那么，所謂的“快速射電暴”究竟是什么？它將給人類帶來哪些信息？

　　跋山涉水遇見人類

　　大約在十年前，天體物理學(xué)家們在早已歸檔的帕克斯天文臺脈沖星數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一個被忽視的信號——一個僅持續(xù)了幾毫秒的短促而明亮的射電脈沖。這個信號的太空旅行長達(dá)數(shù)十億年，在穿越一個個稠密的星系、飛掠星際中的氣體和塵埃后逐漸減速，已不復(fù)最初的模樣。  

　　科學(xué)家確定，這個信號既不是望遠(yuǎn)鏡的故障也不是噪音，他們把它稱作“快速射電暴”，是一種未知來源的高能天體物理現(xiàn)象，表現(xiàn)為平均持續(xù)幾毫秒的瞬態(tài)無線電脈沖，每個快速射電暴的能量相當(dāng)于80年來太陽發(fā)射出的總能量。

　　自2007年首次發(fā)現(xiàn)的快速射電暴以來，到這次的發(fā)現(xiàn)“大爆發(fā)”之前，科學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了34次這樣的信號。外媒New Scientist曾表示，有人認(rèn)為這些信號是智慧外星文明發(fā)送的——如果真這樣的話，他們肯定先進(jìn)得可怕，發(fā)射一個幾毫秒的信號就得輸出太陽80年釋放 的能量。

　　不過，說快速射電暴來自外星文明還只是推測。目前，基于對等離子體擴散（plasma dispersion）效應(yīng)的測量， 科學(xué)家只能證明快速射電暴距離我們相當(dāng)遙遠(yuǎn)?？焖偕潆姳┑纳⒘恳h(yuǎn)遠(yuǎn)超過銀河系星際介質(zhì)的貢獻(xiàn)，因此一般認(rèn)為它們是河外起源甚至是宇宙起源。 近期發(fā)現(xiàn)這批新快速射電暴的澳大利亞天文學(xué)家瑞安·香農(nóng)（Ryan Shannon）說：“利用ASKAP的寬視場、大光譜帶寬和極快的測量速度，我們證明了快速射電暴來自宇宙遙遠(yuǎn)的另一邊，而不是來自我們的銀河附 近。” 

　　快速射電暴的距離對分析其起源以及與銀河系的位置關(guān)系（河內(nèi)源或河外源）非常重要。去年年初，中國科學(xué)院新疆天文臺博士生姚菊枚曾成功構(gòu)建了電 子密度模型（簡稱YMW16），這是第一個包含了大、小麥哲倫云和星系間介質(zhì)中局部自由電子密度分布的模型，提供了關(guān)于已知和假設(shè)的快速射電暴距離估算的 有用信息。相對于經(jīng)過近十多年觀測的其他模型，YMW16更容易發(fā)現(xiàn)快速射電暴，不僅提高了銀河系脈沖星模型距離精度，更是快速射電暴距離估算的絕佳模 型。  

　　探索未知物質(zhì)，檢驗已有假設(shè)

　　神秘的快速射電暴經(jīng)過漫長的星際旅行才最終抵達(dá)地球，它能給我們帶來什么信息呢？

　　在快速射電暴抵達(dá)地球的時候，它所攜帶的信號波長不同，運動速度不同，到達(dá)地球的時間也不同。通過記錄不同波長的到達(dá)時間，科學(xué)家們就能知道快速射電暴在漫長的旅途中經(jīng)歷過多少星際物質(zhì)，利用它們探測位于星系間的空間里神秘的未知物質(zhì)。

　　除此之外，快速射電暴還能對愛因斯坦廣義相對論中的弱等效原理（weak equivalence principle）進(jìn)行檢測。早在2015年的時候，中國科學(xué)院紫金山天文臺“高能時域天文”團組就在《物理評論快報》上發(fā)表了關(guān)于愛因斯坦等效原理的 最新檢驗結(jié)果。由于快速射電暴的光變曲線一般呈現(xiàn)簡單的單脈沖特征，首席研究員吳雪峰（通訊作者）和助理研究員魏俊杰等人利用快速射電暴不同頻率光子到達(dá) 地球的時間差，精確驗證了弱等效原理假設(shè)。

　　信號：我是誰？我在哪？我為何存在？

　　盡管在尋找快速射電暴上的進(jìn)展相當(dāng)可觀，但科學(xué)家們對這一現(xiàn)象的認(rèn)識仍不比11年前深很多?！八鼈儊碜阅睦?、如何形成又為何存在”，這些仍是未 解之謎。目前科學(xué)家只是，猜測這些“宇宙的閃光”誕生于超新星爆發(fā)后形成的黑洞或中子星。它們或許還有其他許多同伴，科學(xué)家們經(jīng)估算認(rèn)為，每天都約有一萬 個快速射電暴沖向地球（不會給對地球帶來很大影響），在消失前綻放短暫的光輝。

　　在本次新增的這20個快速射電暴里，包含了迄今為止發(fā)現(xiàn)的亮度最高的一個；但令一些科學(xué)家有些失望的是，其中并沒有他們最為期待的那一類，即曾不止一次出現(xiàn)的那一種。

　　目前有且只有一種快速射電暴被重復(fù)探測到過，以編碼121102命名。2012年，人們首次觀測到121102時，也認(rèn)為它是獨一無二的，就像 其他快速射電暴一樣。因為研究人員認(rèn)為，快速射電暴能量巨大，它們可能會直接破壞自己的源頭，也就不會有另外來自同樣環(huán)境下的爆發(fā)了。但出乎大家的意 料，121102的數(shù)量一路飆升（同一編號的快速射電暴只算做“一個”），截至上個月已有近300個121102被記錄（這還得感謝機器學(xué)習(xí)算法，它能檢 測到被經(jīng)典算法遺漏的信號）。一石激起千層浪，這一令人驚訝的結(jié)果使得科學(xué)家們不得不重新思考快速射電暴的起源之說了，甚至引發(fā)了快速射電暴是否是外星文 明表明自己存在性訊號的爭論。  

　　在進(jìn)一步努力研究下，121102的來源終于被追溯到距離地球約25億光年的一個小而黯淡的星系，但它重復(fù)出現(xiàn)的把戲仍讓科學(xué)家們摸不著頭腦。

　　快速射電暴的存在本身就是一種提醒（不論是善意安慰的還是令人生畏的）：宇宙中沒有哪一個星體或是星系是孤島般的存在，在星系間傳遞信息的可能性是存在的，并且有些星球的居民擁有觀測到信息的能力。

　　即使時間再過去一個十年，天體物理學(xué)家們可能還是不能對快速射電暴有更多的理解；但在這次的探測結(jié)果中，科學(xué)家或許還會有其他的奇妙發(fā)現(xiàn)。讓我們拭目以待吧。