遥远星系发来不可思议的无线电信号

(图片来源: SPL) Image copyright Science Photo Library
Image caption (图片来源: SPL)

天文学家在过去的10年间一直接收到从宇宙遥远的其他地方发来的强劲且不寻常的高能量无线电电波。每一次发送来的"高速无线电电波流",其一瞬间就带有等同于数百万个恒星的能量,瞬间这些电波就会马上消失。这些强力电波信号的来源一直困扰着科学家们。

"我们不知道是什么物体在制造这些电波,"基斯·巴尼斯特(Keith Bannister)说道,巴尼斯特为位于澳大利亚悉尼的联邦科学与工业研究组织(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,CSIRO)工作。"我们没有一点头绪——就是打一个响指的时间,它们来了又消失了。"

利用澳大利亚帕克斯射电望远镜(Parkes radio telescope)的数据,天文学家在2007年首次探测到这类高速无线电电波流,迄今为止,他们已探测到超过20次这种无线电电波流。这类无线电电波的真实神秘来源已经成为天文学界最热门的话题之一。

本周,发布在《自然》(Nature)杂志上的一篇研究文章首次披露了其中一个无线电电波流的来源。这个国际研究团队利用波多黎各的巨型阿雷西博射电望远镜(Arecibo radio telescope),以及墨西哥和欧洲的其他射电望远镜,寻找到了其中某一信号的来源,这一信号来自距离地球25亿光年之远的一个小星系。

Image copyright Science Photo Library
Image caption 位于波多黎各的巨型阿雷西博射电望远镜探测到的信号帮助科学家们聚焦到了一个高速无线电电波流的来源(图片来源: SPL)

同时,巴尼斯特的团队最近就迄今为止所观测到的亮度最强的电波流发表了一份研究报告。"这次的电波流几乎要亮瞎我们的眼睛,它实在是太亮了,"巴尼斯特说道。这一次的电波流非常密集,因而天文学家们得以通过测量电波在传输过程中与电子的相互作用,研究电波传输通过的空间。

"我们得以直接测量星系间的电磁场,并可以观察电波经过了多少的物质,"巴尼斯特说道。"这是无线电天文学史上的一次奇观,你能在这仅存于眨眼之间的现象中学到非常多的东西。"

然而,这些新发现均未能解决有关这些高速无线电电波流的本质问题:它们到底是什么?而这一问题的答案将带给我们有关宇宙本质的全新视角。

"到头来我们可能会发现,它们是很简单的东西,"去年,美国普渡大学的马克西姆·柳提科夫(Maxim Lyutikov)向BBC地球栏目如此说道。"但确实,它可能是通向新物理学,通向新天文物理事件与现象研究的一扇窗户。"

目前流行的一项假说认为,这些高速无线电电波流是一种被称为blitzar的假设现象的结果,这是一种由恒星毁灭活动引起的剧烈现象。天文学家设想blitzar是高能量脉冲射电源被一个大黑洞吞噬的现象,高能量脉冲射电源是放射出规则的电磁无线电光芒的旋转死星(dead stars),也就是终极死星。

"Blitzar现象存在的可能性实在令人兴奋,而这也引出了许多问题,"伦敦皇家天文协会(Royal Astronomical Society)的希拉·卡纳尼(Sheila Kanani)如此说道。"它们是怎么被创造出的?这些能量又来自哪里?它对宇宙的进化意味着什么?"

Image copyright NASA
Image caption 一个有关高速无线电电波流来源的理论解释认为,这些无线电电波流来自高能量脉冲射电源,发射后被一个大黑洞吞噬(图片来源: NASA)

另一种说法认为,这些能量流由某种大规模宇宙爆炸引起——也许是中子星碰撞引起的,"要产生这样的电波流需要大量能量,"巴尼斯特说道。"但令人感到有趣的是,当我们用其他望远镜观测时,我们看不出那是宇宙爆炸的结果。"而该说法也解释不了,为什么这些电波流在几天内会出现好几次。

"这可能与某个黑洞有关,"巴尼斯特说道,"我们观测的时候,电波流正在被黑洞吞噬,或者也可能是某种我们用其他望远镜观测不出的爆炸现象,只不过我们不明白而已。"

也许更奇妙的理论是这个:这些高能量电波流代表了宇宙-时间构造内部的某种缺陷。这一假设认为,宇宙外部蔓延着带电流的宇宙弦(cosmic strings)。当宇宙弦断裂时,就会爆炸,并在一瞬间释放电磁无线电电波流。

科学家们也没有排除这一可能性;高速无线电电波流也许是外星人在这个宇宙空间中发射的一种电波。

"在我弄清楚它们到底是什么之前,我无法排除它们是外星人所为的可能性,"巴尼斯特说道。"除非我有方法证明它们与外星人无关,如果不能证明这一点,那么这就是一种可能性。"

"或许也不是外星人所为,"巴尼斯特补充道。"因为我们观测到的这些无线电信号消失的方式,确实与自然现象的消失方式相似——如果我是外星人,我会觉得这是一种很糟糕的方式。"

既然天文学家们已经能够确定电波流的传输来源是哪些星系,那么下一步就是聚焦具体的传输来源了。比如,如果这些电波流来自某一星系的中心,那么它们就可能与黑洞有关。如果它们来自星系边缘,那么就可能是某一恒星或行星上发生的爆炸所导致的现象。

追寻这些神奇宇宙信号来源的过程,恰恰展示了我们还需要做多少努力,才能完全了解宇宙的奥秘。"这说明我们一直在不断学习,我们愿意举起双手,承认自己并非全能,"卡纳尼说道。"这对未来科学家们是重要的一课。"

请访问 BBC Future 阅读 英文原文

更多有关此项报道的内容