去年6月13日中午，我和同事正在對天空進行觀測時，似乎發現了一個奇異又令人興奮的新天體。通過一臺大型射電望遠鏡，我們捕捉到了一道極其迅猛的射電波閃光。這道閃光似乎就來自銀河系內部的某個地方。經過一年的研究與分析，我們終于鎖定了信號的來源——而它，竟比我們預想的還要接近得多。

沙漠中的意外

我們的觀測設備位于西澳大利亞的Inyarrimanha Ilgari Bundara，又稱默奇森射電天文臺。在這片紅色沙漠之上是浩瀚遼闊、令人敬畏的星空。那天，我們在使用望遠鏡上新安裝的探測器進行觀測。這個叫澳大利亞平方公里陣列路徑探測器（ASKAP）的探測器是專門用于尋找來自遙遠星系的稀有閃爍信號，也就是所謂的“快速射電暴”（fast radio bursts）。

這次，我們確實探測到了一次射電暴。但令人意外的是，它在高頻和低頻之間沒有表現出任何時間延遲——而這個延遲是所謂“色散”（dispersion）現象的典型特征。

這意味著，這次射電暴的源頭可能就在距地球幾百光年之內。換句話說，它是來自銀河系內部，而不是像以往的快速射電暴那樣，從數十億光年外的遙遠宇宙而來。

問題出現

快速射電暴是宇宙中最明亮的射電閃光，它能在不到一毫秒的時間內，釋放出相當于太陽30年輸出的總能量。而對它的成因，我們至今仍只有一些零星的線索。

一種理論認為，它們可能由“磁星”產生，這是一類高度磁化的超大質量恒星死亡后的核心；也有觀點認為，它們源自這些恒星殘骸之間的碰撞。無論其成因如何，快速射電暴本身也是一種極為精密的工具，能夠幫助我們繪制宇宙中所謂“失蹤物質”的分布圖。

我們探測到的這次射電爆發，持續時間僅為 30 納秒。（圖源：Clancy W. James）

但是當我們重新調出觀測記錄，打算仔細檢查這次射電暴時，意外發生了：那個信號似乎消失了。在接下來的兩個月里，我們不斷嘗試、排查錯誤，直到終于找到了問題的根源。

這個ASKAP 望遠鏡是由 36 個天線組成，整體可模擬一個直徑約 6 公里的巨型變焦鏡頭。但正如相機的變焦鏡頭一樣，如果你試圖拍攝離得太近的物體，畫面就會變得模糊。所以，直到我們從數據分析中剔除部分天線，也就是人為的縮小了“鏡頭”的口徑，我們才終于“看清”了這次爆發的圖像。

然而，我們并沒有因此感到興奮，相反，我們很失望。因為沒有任何一個真正的天文信號，會近到足以造成這種模糊。這意味著，它很可能只是一次射頻干擾，也就是天文學家用來描述人造信號污染觀測數據的術語。這種信號我們通常會直接當作“垃圾數據”丟掉。

但這個爆發還是引起了我們的極大興趣。首先，它快得難以置信。這是目前已知的最快的快速射電暴，大約持續 10 微秒（也就是一千萬分之一秒）。而這次的爆發，僅有一個亮度極高的主脈沖，且只持續了幾納秒（即十億分之一秒），然后緊接著是兩個較弱的“尾脈沖”。這整個事件的持續時間只有 30 納秒。

那么，這樣一個極短、極亮的信號，究竟是從哪里來的呢？

太空中的一個幽靈？

我們已經知道它來自哪個方向，而且能夠根據圖像的模糊程度估算出距離為 4500 千米。在那個方向、那個距離、那個時間點上，只有一樣東西——一顆廢棄了 60 年的名為“中繼 2 號”的衛星。

中繼2號（Relay 2）是人類最早期的通信衛星之一。這顆由美國于1964年發射的衛星持續運行至1965年，其機載系統在1967年徹底失效。

圖示為中繼計劃衛星的藝術構想圖/圖片來源：美國宇航局

但中繼2號如何能突然發出信號呢？

人們曾觀察到一些被認為已失效的衛星會突然恢復運作，這類衛星被稱為"僵尸衛星"。

但這絕非僵尸所為。中繼2號上的所有系統，在其正常運轉時也從未能發射出納秒級的無線電波脈沖。

我們認為最可能的原因是"靜電放電"。由于衛星長期暴露在太空中的帶電氣體——即等離子體中，它們會像你雙腳摩擦地毯那樣積累靜電荷。當這些積聚的電荷突然釋放時，產生的電火花會引發無線電波閃光。

靜電放電現象十分常見，且已知會對航天器造成損害。但所有已知的靜電放電持續時間都比我們接收到的信號長數千倍，且通常發生在地球磁層高度活躍時。而我們的磁層在信號出現期間異常平靜。

另一種可能性是微流星體（一種微小太空碎片）的撞擊，類似于2022年6月詹姆斯·韋伯太空望遠鏡遭遇的情況。根據我們的計算，一顆22微克的微流星體以每秒20公里或更高的速度撞擊"中繼2號"衛星時，確實可能產生如此強烈的無線電波閃光。但我們估算，探測到的納秒級爆發由這類事件引發的概率僅為1%左右。

天空中的大量火花

最終，我們不能肯定為什么我們看見了這些來自Relay 2的信號。然而我們所知道的，是怎樣去看見他們更多。當觀察13.8毫秒時間規模時，相當于保持照相機快門打開更長時間，這個信號被沖掉了，即使是像ASKAP等強大的射電望遠鏡也幾乎不能檢測到。

但是如果我們已經在13.8納秒時搜索，任何老式的射電天線會被很容易地看見。它向我們展示了使用地面無線電監控衛星的靜電放電是可能的。隨著在軌衛星數量的快速增長，找到新方法去監測它們比以往任何時候都更加重要。

但是我們的團隊最終找到新的天文信號了嗎？你可以打賭我們做到了。毫無疑問，還有更多值得我們尋找。

相關知識

天文學是一項研究天體和宇宙發生現象的自然科學。它運用數學、物理學和化學來解釋它們的源頭和它們的整體演變。有趣的天體包括行星、月亮、恒星、星云、星系、流星體、小行星和彗星。相關的現象包括超新星爆炸、伽馬射線爆發、類星體、布拉扎星、脈沖星和宇宙微波背景輻射。更一般地說，天文學研究來源于超出地球大氣層的一切事物。宇宙學是天文學中研究宇宙整體的一個分支。

天文學是最古老的自然科學之一。歷史有記錄的早期文明對夜空做了系統的觀察。這些民族包括埃及人、巴比倫人、希臘人、印度人、中國人、瑪雅人和美洲許多古老的土著民族。在過去，天文學包括不同的學科，像天體測量學、天體導航、觀測天文學和日歷的制作。

專業的天文學分為觀測和理論分支。觀測天文學聚焦于從天體的觀測中獲取數據。然后使用基本的物理原理分析這些數據。理論天文學是以計算機的發展或者分析模型來描述天文物體和現象為方向的。這兩個領域互為補充。理論天文學試圖解釋觀測結果，但觀測被用來證明理論結果。

BY：phys- Clancy William James

FY：Astronomical volunteer team

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