5月28日，這樣一個消息在網(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(xiàn)了一次伽馬暴，這是一個宇宙級的大發(fā)現(xiàn)，也預(yù)示著我們?nèi)祟愑侄氵^了一劫。然而，僅僅半天之后，又有官方消息證實，這一發(fā)現(xiàn)純屬子虛烏有，只是伽馬暴探測器“雨燕號”的一次誤報而已。
這樣一場宇宙級別的大烏龍到底是如何發(fā)生的？英國萊斯特大學博士后研究助理、“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(xiàn)的所謂“伽馬暴”，被證實為只是“雨燕號”探測器的一次誤報。圖片來源：NASA 2014年5月28日，星期三…… 真是漫長的一天。噢，現(xiàn)在還只是早上9點17分（譯注：這是作者寫作此文的當?shù)貢r刻）?；蛟S你已經(jīng)留意到了，推特圈里一直在流傳這樣的說法：鄰近的仙女座大星系（M31）里據(jù)說出現(xiàn)了一個伽馬暴（GRB）。我的電話還從來沒有這么吵過！問題在于，從來就沒有人宣稱出現(xiàn)過這樣一個伽馬暴，實際上只是一個暫時性的結(jié)果，觸發(fā)了這個被過度解讀了的故事。
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）說起。這臺望遠鏡專門設(shè)計用來尋找伽馬暴，只要是原本已知不會發(fā)出高能輻射的某片天區(qū)出現(xiàn)了任何高能輻射爆發(fā)，都會“觸發(fā)”這臺望遠鏡。但是，想要確定是否真的出現(xiàn)了伽馬暴，就沒有這么簡單了，因為探測器里會出現(xiàn)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)屬實的情況下才會觸發(fā)；如果你是統(tǒng)計學家，可以告訴你我們設(shè)定的閾值是6.5-σ。即使如此，我們偶爾還是會遇到誤報。
不過我們還有另一個計劃，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(xiàn)在已知的某個鄰近星系附近，就算閾值要低得多，我們也會接受這樣的觸發(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）會出現(xiàn)能夠探測得到的X射線余輝。誤報的觸發(fā)，自然就不會出現(xiàn)X射線。
不過具體到今天這件事，情況就稍有一點復(fù)雜了。有一個X射線源與爆發(fā)警示望遠鏡報警的位置相符。下圖顯示了最早的X射線數(shù)據(jù)。黃圈顯示了爆發(fā)警示望遠鏡的誤差圈——意思是說，爆發(fā)警示望遠鏡告訴我們，它覺得在這個黃圈里看到了東西。橙色方框顯示了當時“雨燕號”上的X射線望遠鏡（XRT）能夠看到的區(qū)域，那些灰點就是它檢測到的X射線。紅色小圈標出了X射線源的位置。
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射線望遠鏡的視場范圍。圖片來源：菲利普·埃文斯 那么，這是一個伽馬暴嗎？不是。 首先，這個源是一個已知的天體，在大量先前的觀測中都出現(xiàn)過，包括“雨燕號”自己的觀測。事實上，在我去年年底出版的那份星表里，你可以看到我們觀測到它很多次。我們當然知道這一點，事實上，“雨燕號”團隊發(fā)出的第一份通告里也說過這一點。
其次，那個已知的X射線源大概是某種類似X射線雙星的天體（所謂X射線雙星，就是一顆中子星繞著一顆普通的主序恒星旋轉(zhuǎn)）。沒有人認為這樣的天體會是伽馬暴的前身。
而且有趣的是，“雨燕號”團隊從未宣稱這是伽馬暴。事實上，我也沒有見到任何圈內(nèi)人宣稱這是一個伽馬暴。
至于為什么整個網(wǎng)絡(luò)上都在把它當成一個伽馬暴來報道，就不是我能夠推測的事情了。不過“雨燕號”在研究伽馬暴方面的成功是出了名的，事實上本月（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(jié)論。
我還看到有人說，這個天體發(fā)出了大量伽馬射線：事實是絕對沒有。實際上，“雨燕號”爆發(fā)警示望遠鏡團隊當時的原話是，“這是一個暗淡的爆發(fā)警示望遠鏡暫現(xiàn)事件”。
那么它到底是什么，興奮點又在哪里？ 僅僅由于這個X射線天體先前已知，而且不太可能是伽馬暴，并不意味著它就會無聊。如果這個X射線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射線望遠鏡觀察到一個新射線源，我們會把有限的數(shù)據(jù)產(chǎn)出直接傳回地球，通常會有軟件（我本人寫的?。﹣矸治瞿切?shù)據(jù)。具體到今天這件事，分析那些數(shù)據(jù)產(chǎn)出的時候遇到了一個問題——確切地說，遇到問題的是我們通常用來估計亮度的數(shù)據(jù)產(chǎn)出。所以，當時在線的科學家不得不采用了更加粗略的數(shù)據(jù)，而從那些數(shù)據(jù)來看，這個X射線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(shù)據(jù)。通告中并未宣稱這可能是一起伽馬暴。圖片來源：NASA 為什么結(jié)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(shù)據(jù)發(fā)往地面，是需要花費時間的。而時間是天文學家損失不起的。所以，你現(xiàn)在面臨一個選擇：選項一，我們假設(shè)這些初步結(jié)果正確，冒著浪費一些望遠鏡觀測時間的風險去監(jiān)測它；選項二，我們冒著錯過百年一遇大事件的風險，繼續(xù)等待，直到確定結(jié)果是真是假。
在“雨燕號”團隊里，我們相信天文學家應(yīng)該有能力自己作出決定，所以我們不會瞞報我們的結(jié)果。結(jié)果會被立即發(fā)布，天文學家也知道結(jié)果是初步的。一旦獲得完整數(shù)據(jù)，我們總是會盡快發(fā)布一份更細致的分析，通常會在幾個小時之后。
具體到這件事，我們不得不等待許久以獲取完整數(shù)據(jù)，大概（有待證實）跟美國的“雨燕號”數(shù)據(jù)中心斷電有關(guān)，這場斷電來的還真是時候！
不過與此同時，身在英國萊斯特的我們也意識到了問題所在，我及時修復(fù)了對最初數(shù)據(jù)產(chǎn)出所作分析中遇到的問題，更加準確地測定了那個X射線源的亮度。至此，事情就很明顯了：這個X射線天體根本沒有爆發(fā)，它的亮度跟以往我們觀測到的亮度完全一致。很可惜，這意味著它根本就不是一個令人興奮的暫現(xiàn)天體。它只是一個碰巧出現(xiàn)在BAT誤差圈里的X射線天體，僅此而已。
至于觸發(fā)BAT的，很有可能只是一個噪聲信號，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低閾值事件而被觸發(fā)。這樣的事件可能是誤報，但偶爾會有真的。
- “雨燕號”對準了爆發(fā)警示望遠鏡確認的方位，在那里看見了一個已知的X射線源。
- 由于通常的數(shù)據(jù)產(chǎn)出遇到問題，只有更粗略的數(shù)據(jù)可用。這些數(shù)據(jù)顯示，這個X射線天體要比以往明亮得多，是一個正在爆發(fā)的源。
- 我設(shè)法分析了出問題的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這個源沒有爆發(fā)。結(jié)果被發(fā)布出去。
- 獲取到完整數(shù)據(jù)，證實這個X射線天體確實沒有爆發(fā)。
“雨燕號”探測器專為研究伽馬暴而設(shè)計，是目前天文學家發(fā)現(xiàn)伽馬暴的最有利“武器”。圖片來源：NASA 最后一點想法 我猜想，從外界來看，這件事似乎相當亂套。這件事通過網(wǎng)絡(luò)和推特傳到公眾面前這一事實，無疑更是雪上加霜！但事實上，這件事恰恰突顯了專業(yè)天文學家所面臨的挑戰(zhàn)。
暫現(xiàn)事件，就其本質(zhì)而言，就是暫現(xiàn)的。有些暫現(xiàn)事件是長壽的，其他一些則不然。事實上，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(yīng)，在觸發(fā)后短短幾分鐘內(nèi)獲取X射線、紫外波段和可見光波段的數(shù)據(jù)。按照設(shè)定的程序，“雨燕號”會把盡可能多的數(shù)據(jù)直接發(fā)回地面（受限于傳輸帶寬，我們無法把所有數(shù)據(jù)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天體發(fā)布通告，讓人們能夠決定是否要用其他設(shè)施來觀測它。這樣的迅速反應(yīng)能力已經(jīng)讓我們作出了許多驚人的發(fā)現(xiàn)，比如：證實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(xiàn)人類迄今所見的最遙遠恒星。這還只是隨手舉的3個例子。
但是，這很艱難。我們的數(shù)據(jù)有限，時間也有限，必須趁著目標還算明亮的時候馬上說點什么。那些能夠動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測時間里，再擠出一點時間來監(jiān)測這個目標。這樣的挑戰(zhàn)，是我們這些爭分奪秒的天文學家，每天都會要面對的。世界上的大部分人通常是不會知道這些的，這當然是因為我們只公布和發(fā)表最終的研究結(jié)果，而在公布結(jié)果的這些研究的過程當中，正確的決定都已經(jīng)被作出過了。
具體到這件事，得益于社交網(wǎng)絡(luò)的威力，在大量研究過程中后來會被證明是錯誤決定中的一個，被帶入到了公眾的視線當中。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(zhàn)。所以，盡管不得不把我們也會頻頻犯錯這樣一個場景展現(xiàn)給你（這還是有一點讓人感覺尷尬的），但這也是好事一件，向你展現(xiàn)了科學的真實一面。對于每一個激動人心的、極具新聞價值的科學發(fā)現(xiàn)來說，都有大量艱辛、努力、誤報、錯誤、激動和失望隱藏在背后。
這就是我們賴以為生的事業(yè)。這，就是科學。
伽馬暴會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(xiàn)，但它們至今讓全世界的天文學家困惑不已。經(jīng)過了近50年的研究，理論學家提出來嘗試解釋伽馬暴的理論，似乎比實際上真正的伽馬暴還要多。
那么，什么是伽馬暴呢？它們來自源于哪里？如果在我們的宇宙“后院”里來了一發(fā)，我們又會怎樣？
伽馬暴最早是在20世紀60年代，由美國的軍用衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的。一開始，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(jiān)督這一條約的執(zhí)行情況，1962年美國發(fā)射了維拉衛(wèi)星（Vela），它能從太空中監(jiān)測核爆炸產(chǎn)生的伽馬射線閃光。
結(jié)果，維拉衛(wèi)星經(jīng)常能夠檢測到伽馬射線閃光，后來蘇聯(lián)發(fā)射的衛(wèi)星也證實了這一點。于是，每個人都想知道這個問題的答案：到底是誰老是在地球附近的太空中引爆核彈？
當然，答案是“沒有人”。隨著維拉衛(wèi)星觀察到越來越多的伽馬暴，有一點變得越來越清楚了：這些閃光，既非來自地球，也非來自太陽。
為監(jiān)測核試驗而發(fā)射的美國維拉衛(wèi)星，意外檢測到了許多次伽馬射線閃光現(xiàn)象。圖片來源：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(shù)據(jù)向天文學界公開，希望天文學家能夠找到一個答案。沒過多久，各種各樣的理論就開始層出不窮。
美國哥倫比亞大學的物理學家馬爾·魯?shù)聽柭∕al Ruderman）在1974年的一次會議上說：“現(xiàn)在的理論比伽馬暴還要多。”當時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，甚至還有來自外星人的通訊信號。
整個20世紀80年代，爭論一直持續(xù)不斷，但當時人們達成了一個共識——伽馬暴源于我們銀河系內(nèi)的某些地方。
為了檢驗這一理論，NASA專門設(shè)計了BATSE探測器，安置在了康普頓伽馬射線天文臺衛(wèi)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(xiàn)和記錄伽馬暴。
BATSE能夠把伽馬暴定位到區(qū)區(qū)幾度的天區(qū)之內(nèi)，讓它能夠首次繪制出伽馬暴在天空中出現(xiàn)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天空，根本不是銀河系里的現(xiàn)象。
NASA的康普頓伽馬射線天文臺首次繪制出了伽馬暴在天空中的分布圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們并非源自銀河系內(nèi)。圖片來源：NASA BATSE的數(shù)據(jù)表明，伽馬暴發(fā)生在極為遙遠的宇宙里，距離地球動輒幾十億光年。這一發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生一個巨大的矛盾：伽馬暴太過明亮，就算用宇宙里能量最高的物理過程來解釋，也解釋不通。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在是太大了。
唯一能夠解釋這一矛盾的，是這樣一個想法：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(nèi)，就像一個探照燈。這樣一來，地球上能夠看到的伽馬暴所需的總能量就大大降低了。
這會不會意味著，數(shù)十億年前遠古時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)出這樣一個訊息——“看，我們在這里”呢？（實際上，這個訊息應(yīng)該是“看，幾十億年我們曾經(jīng)出現(xiàn)在這里過”，因為伽馬暴從發(fā)出到抵達地球通常都要花費如此長久的時間。）
真正的答案，其實還要更加怪異?，F(xiàn)在被普遍接受伽馬暴模型都是特殊形式的爆炸，爆炸中粒子會以噴流的形式被拋射出來。你可以把它想象成高壓水槍里射出的水柱。
但是對于伽馬暴來說，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(zhuǎn)、磁場極強、正在坍縮的恒星聚焦成狹窄的一束。愛因斯坦的狹義相對論預(yù)言，這種噴流里的帶電粒子會沿著噴流的方向發(fā)出輻射。
這種噴流模型有助于解釋能量過高的問題，但它也暗示，伽馬暴的數(shù)量要比原先認為的多得多。換句話說，肯定還有許多伽馬暴是我們看不見的，因為它們的噴流沒有指向地球。
噴流模型還有一個問題，它完全沒有說明爆發(fā)出那團能量的實際物理過程到底是什么。
高速旋轉(zhuǎn)的大質(zhì)量恒星死亡時坍縮成黑洞的過程，會形成兩道狹窄的高能粒子噴流，同時形成高能輻射噴流。被噴流掃過的話，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。圖片來源： National Science Foundation (US) 但是，有越來越多的證據(jù)表明，至少一部分伽馬暴與一類特殊的、高速自轉(zhuǎn)的恒星坍縮過程有關(guān)，在這個過程中，整顆恒星不是坍縮成一個黑洞，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(qū)動的。
我們迄今為止檢測到的成千上萬次伽馬暴，大部分都是幾十億年前久遠的過去，黑洞被創(chuàng)造出來時在宇宙中留下的“簽名”，這一點光是想想就讓人覺得非同尋常。
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，會怎么樣呢？
很簡單，對于生命來說，結(jié)果可能是毀滅性的。按照美國天文學家布萊恩·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道：“在多細胞生物體內(nèi)，這樣的效應(yīng)可能導致發(fā)育遲緩和異常，改變組織構(gòu)成并引發(fā)癌變。”
在久遠的過去，伽馬暴有可能曾經(jīng)掃過地球，導致基因變異大爆發(fā)，從而影響過地球上生命的演化，甚至帶來過生物大滅絕。
考慮到我們幾乎每天都能檢測到新的伽馬暴，你大概會覺得伽馬暴發(fā)生在我們附近的幾率還挺高。不過，只要仔細想想大多數(shù)伽馬暴發(fā)生的地點距離地球都極其遙遠，你就發(fā)現(xiàn)，我們銀河系內(nèi)發(fā)生一次伽馬暴的可能性其實非常小。
當然，在以數(shù)十億年為計的地質(zhì)時間上，銀河系內(nèi)的伽馬暴曾經(jīng)掃過地球，而且可能再次掃過地球，這樣的可能性也不能說沒有。
距離地球8000光年的WR 104，已經(jīng)瀕臨恒星生命的末期。它死亡時坍縮成黑洞的過程，可能產(chǎn)生伽馬暴，射向我們的地球。圖片來源：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(nèi)、距離地球8000光年的WR 104。澳大利亞悉尼大學的天文學家彼得·塔特希爾（Peter Tuthill）發(fā)現(xiàn)，這顆恒星已經(jīng)瀕臨死亡，總有一天會爆炸成為巨超新星（hypernova），然后坍縮形成一個黑洞。
WR 104的自轉(zhuǎn)軸差不多指向地球，所以如果它坍縮時真的產(chǎn)生伽馬暴的話，伽馬暴的噴流就會指向地球。
那它什么時候會炸呢？可能會在明天，也可能會在好幾萬年之后。誰知道呢？
