5月28日，這樣一個(gè)消息在網(wǎng)絡(luò )和媒體上瘋傳：在距離我們最近的大星系——仙女座大星系里出現了一次伽馬暴，這是一個(gè)宇宙級的大發(fā)現，也預示著(zhù)我們全人類(lèi)又躲過(guò)了一劫。然而，僅僅半天之后，又有官方消息證實(shí)，這一發(fā)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(chǎng)宇宙級別的大烏龍到底是如何發(fā)生的？英國萊斯特大學(xué)博士后研究助理、“雨燕號”團隊成團菲利普·埃文斯（Philip Evans）就此撰寫(xiě)了一篇文章，果殼網(wǎng)為你全文編譯如下。
仙女座大星系出現的所謂“伽馬暴”，被證實(shí)為只是“雨燕號”探測器的一次誤報。圖片來(lái)源：NASA 2014年5月28日，星期三…… 真是漫長(cháng)的一天。噢，現在還只是早上9點(diǎn)17分（譯注：這是作者寫(xiě)作此文的當地時(shí)刻）?；蛟S你已經(jīng)留意到了，推特圈里一直在流傳這樣的說(shuō)法：鄰近的仙女座大星系（M31）里據說(shuō)出現了一個(gè)伽馬暴（GRB）。我的電話(huà)還從來(lái)沒(méi)有這么吵過(guò)！問(wèn)題在于，從來(lái)就沒(méi)有人宣稱(chēng)出現過(guò)這樣一個(gè)伽馬暴，實(shí)際上只是一個(gè)暫時(shí)性的結果，觸發(fā)了這個(gè)被過(guò)度解讀了的故事。
那么，到底發(fā)生了什么，為什么所有人都一度認為這是一個(gè)伽馬暴？ 事情要從“雨燕號（Swift）”探測器上的爆發(fā)警示望遠鏡（Burst Alert Telescope，BAT）說(shuō)起。這臺望遠鏡專(zhuān)門(mén)設計用來(lái)尋找伽馬暴，只要是原本已知不會(huì )發(fā)出高能輻射的某片天區出現了任何高能輻射爆發(fā)，都會(huì )“觸發(fā)”這臺望遠鏡。但是，想要確定是否真的出現了伽馬暴，就沒(méi)有這么簡(jiǎn)單了，因為探測器里會(huì )出現噪聲信號，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(fā)屬實(shí)的情況下才會(huì )觸發(fā)；如果你是統計學(xué)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(huì )遇到誤報。
不過(guò)我們還有另一個(gè)計劃，就是試圖從鄰近星系里尋找暗弱的伽馬暴。為此，如果信號出現在已知的某個(gè)鄰近星系附近，就算閾值要低得多，我們也會(huì )接受這樣的觸發(fā)。當然，這些閾值低得多的觸發(fā)屬于誤報的可能性也會(huì )大得多。正常情況下，我們可以分辨這些觸發(fā)是不是誤報，因為伽馬暴在最初的爆發(fā)之后，（幾乎總是）會(huì )出現能夠探測得到的X射線(xiàn)余輝。誤報的觸發(fā)，自然就不會(huì )出現X射線(xiàn)。
不過(guò)具體到今天這件事，情況就稍有一點(diǎn)復雜了。有一個(gè)X射線(xiàn)源與爆發(fā)警示望遠鏡報警的位置相符。下圖顯示了最早的X射線(xiàn)數據。黃圈顯示了爆發(fā)警示望遠鏡的誤差圈——意思是說(shuō)，爆發(fā)警示望遠鏡告訴我們，它覺(jué)得在這個(gè)黃圈里看到了東西。橙色方框顯示了當時(shí)“雨燕號”上的X射線(xiàn)望遠鏡（XRT）能夠看到的區域，那些灰點(diǎn)就是它檢測到的X射線(xiàn)。紅色小圈標出了X射線(xiàn)源的位置。
黃色圓圈為“雨燕號”爆發(fā)警示望遠鏡的誤差圈，橙色方框為“雨燕號”X射線(xiàn)望遠鏡的視場(chǎng)范圍。圖片來(lái)源：菲利普·埃文斯 那么，這是一個(gè)伽馬暴嗎？不是。 首先，這個(gè)源是一個(gè)已知的天體，在大量先前的觀(guān)測中都出現過(guò)，包括“雨燕號”自己的觀(guān)測。事實(shí)上，在我去年年底出版的那份星表里，你可以看到我們觀(guān)測到它很多次。我們當然知道這一點(diǎn)，事實(shí)上，“雨燕號”團隊發(fā)出的第一份通告里也說(shuō)過(guò)這一點(diǎn)。
其次，那個(gè)已知的X射線(xiàn)源大概是某種類(lèi)似X射線(xiàn)雙星的天體（所謂X射線(xiàn)雙星，就是一顆中子星繞著(zhù)一顆普通的主序恒星旋轉）。沒(méi)有人認為這樣的天體會(huì )是伽馬暴的前身。
而且有趣的是，“雨燕號”團隊從未宣稱(chēng)這是伽馬暴。事實(shí)上，我也沒(méi)有見(jiàn)到任何圈內人宣稱(chēng)這是一個(gè)伽馬暴。
至于為什么整個(gè)網(wǎng)絡(luò )上都在把它當成一個(gè)伽馬暴來(lái)報道，就不是我能夠推測的事情了。不過(guò)“雨燕號”在研究伽馬暴方面的成功是出了名的，事實(shí)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(ài)好者把兩件事串在了一起，便得出了2加2等于5這樣不幸的結論。
我還看到有人說(shuō)，這個(gè)天體發(fā)出了大量伽馬射線(xiàn)：事實(shí)是絕對沒(méi)有。實(shí)際上，“雨燕號”爆發(fā)警示望遠鏡團隊當時(shí)的原話(huà)是，“這是一個(gè)暗淡的爆發(fā)警示望遠鏡暫現事件”。
那么它到底是什么，興奮點(diǎn)又在哪里？ 僅僅由于這個(gè)X射線(xiàn)天體先前已知，而且不太可能是伽馬暴，并不意味著(zhù)它就會(huì )無(wú)聊。如果這個(gè)X射線(xiàn)天體比以往明亮得多，那幾乎可以肯定，它就是觸發(fā)爆發(fā)警示望遠鏡的那起事件，這在科學(xué)上也是有趣的。地球附近發(fā)生的任何高能爆發(fā)都很值得研究。
通常，當“雨燕號”上的X射線(xiàn)望遠鏡觀(guān)察到一個(gè)新射線(xiàn)源，我們會(huì )把有限的數據產(chǎn)出直接傳回地球，通常會(huì )有軟件（我本人寫(xiě)的?。﹣?lái)分析那些數據。具體到今天這件事，分析那些數據產(chǎn)出的時(shí)候遇到了一個(gè)問(wèn)題——確切地說(shuō)，遇到問(wèn)題的是我們通常用來(lái)估計亮度的數據產(chǎn)出。所以，當時(shí)在線(xiàn)的科學(xué)家不得不采用了更加粗略的數據，而從那些數據來(lái)看，這個(gè)X射線(xiàn)天體似乎比以往要明亮得多。就這樣，消息被發(fā)布了出去。
“雨燕號”團隊在第一份通告中公布的部分數據。通告中并未宣稱(chēng)這可能是一起伽馬暴。圖片來(lái)源：NASA 為什么結果只是初步的，就把它發(fā)布出去了？ 天體的爆發(fā)往往是短命的。從“雨燕號”上獲取完整數據發(fā)往地面，是需要花費時(shí)間的。而時(shí)間是天文學(xué)家損失不起的。所以，你現在面臨一個(gè)選擇：選項一，我們假設這些初步結果正確，冒著(zhù)浪費一些望遠鏡觀(guān)測時(shí)間的風(fēng)險去監測它；選項二，我們冒著(zhù)錯過(guò)百年一遇大事件的風(fēng)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(xué)家應該有能力自己作出決定，所以我們不會(huì )瞞報我們的結果。結果會(huì )被立即發(fā)布，天文學(xué)家也知道結果是初步的。一旦獲得完整數據，我們總是會(huì )盡快發(fā)布一份更細致的分析，通常會(huì )在幾個(gè)小時(shí)之后。
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(shí)）跟美國的“雨燕號”數據中心斷電有關(guān)，這場(chǎng)斷電來(lái)的還真是時(shí)候！
不過(guò)與此同時(shí)，身在英國萊斯特的我們也意識到了問(wèn)題所在，我及時(shí)修復了對最初數據產(chǎn)出所作分析中遇到的問(wèn)題，更加準確地測定了那個(gè)X射線(xiàn)源的亮度。至此，事情就很明顯了：這個(gè)X射線(xiàn)天體根本沒(méi)有爆發(fā)，它的亮度跟以往我們觀(guān)測到的亮度完全一致。很可惜，這意味著(zhù)它根本就不是一個(gè)令人興奮的暫現天體。它只是一個(gè)碰巧出現在BAT誤差圈里的X射線(xiàn)天體，僅此而已。
至于觸發(fā)BAT的，很有可能只是一個(gè)噪聲信號，低閾值的觸發(fā)往往都是這樣。
所以，到底發(fā)生了什么？ 最終的事件表是這樣的：
- 爆發(fā)警示望遠鏡因為仙女座大星系附近的一個(gè)低閾值事件而被觸發(fā)。這樣的事件可能是誤報，但偶爾會(huì )有真的。
- “雨燕號”對準了爆發(fā)警示望遠鏡確認的方位，在那里看見(jiàn)了一個(gè)已知的X射線(xiàn)源。
- 由于通常的數據產(chǎn)出遇到問(wèn)題，只有更粗略的數據可用。這些數據顯示，這個(gè)X射線(xiàn)天體要比以往明亮得多，是一個(gè)正在爆發(fā)的源。
- 我設法分析了出問(wèn)題的數據，發(fā)現這個(gè)源沒(méi)有爆發(fā)。結果被發(fā)布出去。
- 獲取到完整數據，證實(shí)這個(gè)X射線(xiàn)天體確實(shí)沒(méi)有爆發(fā)。
“雨燕號”探測器專(zhuān)為研究伽馬暴而設計，是目前天文學(xué)家發(fā)現伽馬暴的最有利“武器”。圖片來(lái)源：NASA 最后一點(diǎn)想法 我猜想，從外界來(lái)看，這件事似乎相當亂套。這件事通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和推特傳到公眾面前這一事實(shí)，無(wú)疑更是雪上加霜！但事實(shí)上，這件事恰恰突顯了專(zhuān)業(yè)天文學(xué)家所面臨的挑戰。
暫現事件，就其本質(zhì)而言，就是暫現的。有些暫現事件是長(cháng)壽的，其他一些則不然。事實(shí)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(fā)后短短幾分鐘內獲取X射線(xiàn)、紫外波段和可見(jiàn)光波段的數據。按照設定的程序，“雨燕號”會(huì )把盡可能多的數據直接發(fā)回地面（受限于傳輸帶寬，我們無(wú)法把所有數據都迅速下傳），并立即向值班的人發(fā)出警報。
這么做的全部原因，就是為了讓我們能夠迅速就某個(gè)天體發(fā)布通告，讓人們能夠決定是否要用其他設施來(lái)觀(guān)測它。這樣的迅速反應能力已經(jīng)讓我們作出了許多驚人的發(fā)現，比如：證實(shí)短伽馬暴由兩顆中子星合并所致，檢測到超新星激波從一顆恒星上穿透而出，發(fā)現人類(lèi)迄今所見(jiàn)的最遙遠恒星。這還只是隨手舉的3個(gè)例子。
但是，這很艱難。我們的數據有限，時(shí)間也有限，必須趁著(zhù)目標還算明亮的時(shí)候馬上說(shuō)點(diǎn)什么。那些能夠動(dòng)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(guān)測時(shí)間里，再擠出一點(diǎn)時(shí)間來(lái)監測這個(gè)目標。這樣的挑戰，是我們這些爭分奪秒的天文學(xué)家，每天都會(huì )要面對的。世界上的大部分人通常是不會(huì )知道這些的，這當然是因為我們只公布和發(fā)表最終的研究結果，而在公布結果的這些研究的過(guò)程當中，正確的決定都已經(jīng)被作出過(guò)了。
具體到這件事，得益于社交網(wǎng)絡(luò )的威力，在大量研究過(guò)程中后來(lái)會(huì )被證明是錯誤決定中的一個(gè)，被帶入到了公眾的視線(xiàn)當中。你已經(jīng)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，盡管不得不把我們也會(huì )頻頻犯錯這樣一個(gè)場(chǎng)景展現給你（這還是有一點(diǎn)讓人感覺(jué)尷尬的），但這也是好事一件，向你展現了科學(xué)的真實(shí)一面。對于每一個(gè)激動(dòng)人心的、極具新聞價(jià)值的科學(xué)發(fā)現來(lái)說(shuō)，都有大量艱辛、努力、誤報、錯誤、激動(dòng)和失望隱藏在背后。
這就是我們賴(lài)以為生的事業(yè)。這，就是科學(xué)。
伽馬暴會(huì )滅絕地球上的所有生命嗎？盡管伽馬暴早在上世紀60年代就已經(jīng)被人意外發(fā)現，但它們至今讓全世界的天文學(xué)家困惑不已。經(jīng)過(guò)了近50年的研究，理論學(xué)家提出來(lái)嘗試解釋伽馬暴的理論，似乎比實(shí)際上真正的伽馬暴還要多。
那么，什么是伽馬暴呢？它們來(lái)自源于哪里？如果在我們的宇宙“后院”里來(lái)了一發(fā)，我們又會(huì )怎樣？
伽馬暴最早是在20世紀60年代，由美國的軍用衛星發(fā)現的。一開(kāi)始，美國軍方認為這是有人違背了《部分禁止核試驗條約》——這一條約禁止了除地下以外所有的核武器試驗，包括太空。
為了監督這一條約的執行情況，1962年美國發(fā)射了維拉衛星（Vela），它能從太空中監測核爆炸產(chǎn)生的伽馬射線(xiàn)閃光。
結果，維拉衛星經(jīng)常能夠檢測到伽馬射線(xiàn)閃光，后來(lái)蘇聯(lián)發(fā)射的衛星也證實(shí)了這一點(diǎn)。于是，每個(gè)人都想知道這個(gè)問(wèn)題的答案：到底是誰(shuí)老是在地球附近的太空中引爆核彈？
當然，答案是“沒(méi)有人”。隨著(zhù)維拉衛星觀(guān)察到越來(lái)越多的伽馬暴，有一點(diǎn)變得越來(lái)越清楚了：這些閃光，既非來(lái)自地球，也非來(lái)自太陽(yáng)。
為監測核試驗而發(fā)射的美國維拉衛星，意外檢測到了許多次伽馬射線(xiàn)閃光現象。圖片來(lái)源：NASA 到了20世紀70年代，這些神秘的閃光才被美國政府首次“解密”。他們將這些數據向天文學(xué)界公開(kāi)，希望天文學(xué)家能夠找到一個(gè)答案。沒(méi)過(guò)多久，各種各樣的理論就開(kāi)始層出不窮。
美國哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家馬爾·魯德?tīng)柭∕al Ruderman）在1974年的一次會(huì )議上說(shuō)：“現在的理論比伽馬暴還要多?！碑敃r(shí)人們提出的奇怪理論包括：彗星之間的碰撞，銀河系里中子星的碰撞，甚至還有來(lái)自外星人的通訊信號。
整個(gè)20世紀80年代，爭論一直持續不斷，但當時(shí)人們達成了一個(gè)共識——伽馬暴源于我們銀河系內的某些地方。
為了檢驗這一理論，NASA專(zhuān)門(mén)設計了BATSE探測器，安置在了康普頓伽馬射線(xiàn)天文臺衛星上。BATSE于1991年4月5日發(fā)射升空，以每天一次的頻率發(fā)現和記錄伽馬暴。
BATSE能夠把伽馬暴定位到區區幾度的天區之內，讓它能夠首次繪制出伽馬暴在天空中出現的位置圖。這張圖揭露的信息令人震驚：伽馬暴似乎隨機分布在整個(gè)天空，根本不是銀河系里的現象。
NASA的康普頓伽馬射線(xiàn)天文臺首次繪制出了伽馬暴在天空中的分布圖，結果發(fā)現它們并非源自銀河系內。圖片來(lái)源：NASA BATSE的數據表明，伽馬暴發(fā)生在極為遙遠的宇宙里，距離地球動(dòng)輒幾十億光年。這一發(fā)現產(chǎn)生一個(gè)巨大的矛盾：伽馬暴太過(guò)明亮，就算用宇宙里能量最高的物理過(guò)程來(lái)解釋?zhuān)步忉尣煌?。讓我們能夠在幾十億光年外的地球上看到的伽馬暴，它必須要釋放的能量實(shí)在是太大了。
唯一能夠解釋這一矛盾的，是這樣一個(gè)想法：伽馬暴發(fā)出的能量，并不是朝四面八方發(fā)散的，而是聚焦在了狹窄的光束之內，就像一個(gè)探照燈。這樣一來(lái)，地球上能夠看到的伽馬暴所需的總能量就大大降低了。
這會(huì )不會(huì )意味著(zhù)，數十億年前遠古時(shí)代的外星人建造了巨大的反射鏡，把新生黑洞發(fā)出的能量聚焦到地球上，只是為了發(fā)出這樣一個(gè)訊息——“看，我們在這里”呢？（實(shí)際上，這個(gè)訊息應該是“看，幾十億年我們曾經(jīng)出現在這里過(guò)”，因為伽馬暴從發(fā)出到抵達地球通常都要花費如此長(cháng)久的時(shí)間。）
真正的答案，其實(shí)還要更加怪異?，F在被普遍接受伽馬暴模型都是特殊形式的爆炸，爆炸中粒子會(huì )以噴流的形式被拋射出來(lái)。你可以把它想象成高壓水槍里射出的水柱。
但是對于伽馬暴來(lái)說(shuō)，這些“水”要替換成剝光了電子的原子，接近光速向外噴射，還要被一顆高速旋轉、磁場(chǎng)極強、正在坍縮的恒星聚焦成狹窄的一束。愛(ài)因斯坦的狹義相對論預言，這種噴流里的帶電粒子會(huì )沿著(zhù)噴流的方向發(fā)出輻射。
這種噴流模型有助于解釋能量過(guò)高的問(wèn)題，但它也暗示，伽馬暴的數量要比原先認為的多得多。換句話(huà)說(shuō)，肯定還有許多伽馬暴是我們看不見(jiàn)的，因為它們的噴流沒(méi)有指向地球。
噴流模型還有一個(gè)問(wèn)題，它完全沒(méi)有說(shuō)明爆發(fā)出那團能量的實(shí)際物理過(guò)程到底是什么。
高速旋轉的大質(zhì)量恒星死亡時(shí)坍縮成黑洞的過(guò)程，會(huì )形成兩道狹窄的高能粒子噴流，同時(shí)形成高能輻射噴流。被噴流掃過(guò)的話(huà)，就能看到伽馬暴。這種模式至少能夠解釋一部分我們檢測到的伽馬暴。圖片來(lái)源： National Science Foundation (US) 但是，有越來(lái)越多的證據表明，至少一部分伽馬暴與一類(lèi)特殊的、高速自轉的恒星坍縮過(guò)程有關(guān)，在這個(gè)過(guò)程中，整顆恒星不是坍縮成一個(gè)黑洞，就是坍縮成一顆中子星。其他伽馬暴則有可能是由中子星碰撞驅動(dòng)的。
我們迄今為止檢測到的成千上萬(wàn)次伽馬暴，大部分都是幾十億年前久遠的過(guò)去，黑洞被創(chuàng )造出來(lái)時(shí)在宇宙中留下的“簽名”，這一點(diǎn)光是想想就讓人覺(jué)得非同尋常。
所以，如果在銀河系里發(fā)生一次伽馬暴，其中一道噴流又剛好指向地球，會(huì )怎么樣呢？
很簡(jiǎn)單，對于生命來(lái)說(shuō)，結果可能是毀滅性的。按照美國天文學(xué)家布萊恩·C·托馬斯（Brian C. Thomas）發(fā)表的一篇論文，地球的臭氧層會(huì )被破壞殆盡，導致大量紫外輻射直達地面，可能導致大量DNA變異。
托馬斯在他的論文中寫(xiě)道：“在多細胞生物體內，這樣的效應可能導致發(fā)育遲緩和異常，改變組織構成并引發(fā)癌變?！?/font>
在久遠的過(guò)去，伽馬暴有可能曾經(jīng)掃過(guò)地球，導致基因變異大爆發(fā)，從而影響過(guò)地球上生命的演化，甚至帶來(lái)過(guò)生物大滅絕。
考慮到我們幾乎每天都能檢測到新的伽馬暴，你大概會(huì )覺(jué)得伽馬暴發(fā)生在我們附近的幾率還挺高。不過(guò)，只要仔細想想大多數伽馬暴發(fā)生的地點(diǎn)距離地球都極其遙遠，你就發(fā)現，我們銀河系內發(fā)生一次伽馬暴的可能性其實(shí)非常小。
當然，在以數十億年為計的地質(zhì)時(shí)間上，銀河系內的伽馬暴曾經(jīng)掃過(guò)地球，而且可能再次掃過(guò)地球，這樣的可能性也不能說(shuō)沒(méi)有。
距離地球8000光年的WR 104，已經(jīng)瀕臨恒星生命的末期。它死亡時(shí)坍縮成黑洞的過(guò)程，可能產(chǎn)生伽馬暴，射向我們的地球。圖片來(lái)源：astroblogs.nl 至少，有一顆大質(zhì)量恒星值得我們關(guān)注，那就是位于銀河系內、距離地球8000光年的WR 104。澳大利亞悉尼大學(xué)的天文學(xué)家彼得·塔特希爾（Peter Tuthill）發(fā)現，這顆恒星已經(jīng)瀕臨死亡，總有一天會(huì )爆炸成為巨超新星（hypernova），然后坍縮形成一個(gè)黑洞。
WR 104的自轉軸差不多指向地球，所以如果它坍縮時(shí)真的產(chǎn)生伽馬暴的話(huà)，伽馬暴的噴流就會(huì )指向地球。
那它什么時(shí)候會(huì )炸呢？可能會(huì )在明天，也可能會(huì )在好幾萬(wàn)年之后。誰(shuí)知道呢？
