▲2021年3月29日在維護保養期間拍攝的被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。圖/新華社
3月18日，國際著名的《科學》雜誌刊發了快速射電暴研究的新進展。這是一項由“中國天眼”FAST與之江實驗室科學家聯手取得的最新科研成果。消息經由媒體報道後，引發了輿論廣泛關注。
然而，中國天眼到底獲得了什麼新發現，這一發現有什麼意義？新聞報道均語焉不詳，但很多天文愛好者又很關心。
什麼是“快速射電暴”？
快速射電暴的字面意義非常好理解。快速，是指持續的時間極為短暫，一次快速射電暴往往只持續千分之一秒到百萬分之一秒。
“射電”是天文學的專用名詞，其他學科一般稱為無線電波。地球大氣層雖然有云霧和氣體分子遮擋，但對無線電波卻是透明的，所以用射電望遠鏡可以接收到來自宇宙深處的無線電波。
“暴”也是天文學常用的名詞，除了射電暴，還有伽馬暴，差別在於爆發的能量集中在電磁波譜的不同波段。一次快速射電暴釋放的能量，相當於太陽在1天中釋放的能量總和。
快速射電暴是指在極短的時間內釋放出巨大能量的天文現象。因其只在無線電波段有能量的集中爆發，而在人類更容易感知的光學波段，卻沒有異常現象，所以無法藉助光學望遠鏡進行觀測。
快速射電暴這種極端現象到底是如何產生的，是這些年天文界關注的前沿課題。各國的天文學家先後提出了十幾種不同的理論假説，來解釋其成因。
但究竟哪一種理論更接近真實的物理過程，一方面要收集到足夠多的案例進行統計分析，另一方面也有賴於觀測精度的提升。也就是説，既要見多識廣，更要耳聰目明，才能搞清楚這種神秘現象的成因。
加拿大的CHIME望遠鏡於2017年開始觀測，原本計劃的研究目標是宇宙學，但在巡天過程中，發現了數百個快速射電暴，從中又發現了一批重複爆發的快速射電暴（重複暴），被稱為快速射電暴的收割機。
一些天文學家曾經以為快速射電暴是一次性發作，也被因此證明是不對的。重複暴的發現，為中國天眼提供了施展“才華”的舞台。因為，中國天眼的最大優勢就在於靈敏度高，擁有像鷹一樣的眼睛，目力極強。
何以暴露“藏身之地”？
宇宙是一個天然的巨型實驗室，人類能夠創造的實驗條件，與宇宙中的極端條件完全無法比擬。因此，從某種意義上説，天文觀測是科學家在觀察宇宙中的實驗現象，希望從中發現天文現象背後的原因。
此次，天文學家利用中國天眼對這些重複暴的觀測，結合美國的綠岸望遠鏡、澳大利亞平方公里陣列先導陣（ASKAP）等其他望遠鏡的觀測結果，提出了一種物理機制，可以準確鎖定重複暴的“案發現場”。
天文學家發現，重複暴形成於超新星爆發留下的遺蹟中。而1054年，我國宋朝天文學家觀測到夜空中的某個方向突然變亮並記錄下來，成為歷史上首次記錄的超新星爆發目擊事件。我們現在觀測到的蟹狀星雲，就是那次超新星爆發留下的遺蹟。
那麼，天文學家又是靠什麼“刑偵手段”，發現重複暴與超新星爆發遺蹟之間的關係的呢？
原來，超新星爆發後，會形成一大片由緻密的自由電子氣體組成的星雲物質，呈現出纖維狀、不均勻分佈的結構，其中會形成中子星。如果中子星由於某種原因受到擾動，就會發出一陣強烈輻射，這就是快速射電暴。
這種強烈輻射要在星雲中經過複雜的散射，才能穿透進入星際空間，以光速飛向地球。無線電波在穿過星雲時，一些信號特徵會發生改變，正是這些特徵變化，暴露了重複暴的藏身之地。
宇宙之大，無奇不有。解決了一個問題，就會有更多的問題產生。接下來，天文學家要面對的問題是，重複暴是不是真的就像上面説的那樣產生的，還是有其他的物理機制，需要收集更多的案例進行驗證。
此外，由於快速射電暴持續的時間極短，產生的能量極大，與宇宙起源時的大爆炸過程存在某種相似性。因此，對快速射電暴的研究，或許有助於我們更好地理解宇宙的起源。
期待春暖花開之後，中國天眼能獲得更多的新發現，成為用科學鼓舞人類前行的一股力量。
新京報特約撰稿人 | 長橋（天文科普作家）
編輯 | 遲道華
校對 | 盧茜