去年6月13日中午，我和同事正在对天空进行观测时，似乎发现了一个奇异又令人兴奋的新天体。通过一台大型射电望远镜，我们捕捉到了一道极其迅猛的射电波闪光。这道闪光似乎就来自银河系内部的某个地方。经过一年的研究与分析，我们终于锁定了信号的来源——而它，竟比我们预想的还要接近得多。

沙漠中的意外

我们的观测设备位于西澳大利亚的Inyarrimanha Ilgari Bundara，又称默奇森射电天文台。在这片红色沙漠之上是浩瀚辽阔、令人敬畏的星空。那天，我们在使用望远镜上新安装的探测器进行观测。这个叫澳大利亚平方公里阵列路径探测器（ASKAP）的探测器是专门用于寻找来自遥远星系的稀有闪烁信号，也就是所谓的“快速射电暴”（fast radio bursts）。

这次，我们确实探测到了一次射电暴。但令人意外的是，它在高频和低频之间没有表现出任何时间延迟——而这个延迟是所谓“色散”（dispersion）现象的典型特征。

这意味着，这次射电暴的源头可能就在距地球几百光年之内。换句话说，它是来自银河系内部，而不是像以往的快速射电暴那样，从数十亿光年外的遥远宇宙而来。

问题出现

快速射电暴是宇宙中最明亮的射电闪光，它能在不到一毫秒的时间内，释放出相当于太阳30年输出的总能量。而对它的成因，我们至今仍只有一些零星的线索。

一种理论认为，它们可能由“磁星”产生，这是一类高度磁化的超大质量恒星死亡后的核心；也有观点认为，它们源自这些恒星残骸之间的碰撞。无论其成因如何，快速射电暴本身也是一种极为精密的工具，能够帮助我们绘制宇宙中所谓“失踪物质”的分布图。

我们探测到的这次射电爆发，持续时间仅为 30 纳秒。（图源：Clancy W. James）

但是当我们重新调出观测记录，打算仔细检查这次射电暴时，意外发生了：那个信号似乎消失了。在接下来的两个月里，我们不断尝试、排查错误，直到终于找到了问题的根源。

这个ASKAP 望远镜是由 36 个天线组成，整体可模拟一个直径约 6 公里的巨型变焦镜头。但正如相机的变焦镜头一样，如果你试图拍摄离得太近的物体，画面就会变得模糊。所以，直到我们从数据分析中剔除部分天线，也就是人为的缩小了“镜头”的口径，我们才终于“看清”了这次爆发的图像。

然而，我们并没有因此感到兴奋，相反，我们很失望。因为没有任何一个真正的天文信号，会近到足以造成这种模糊。这意味着，它很可能只是一次射频干扰，也就是天文学家用来描述人造信号污染观测数据的术语。这种信号我们通常会直接当作“垃圾数据”丢掉。

但这个爆发还是引起了我们的极大兴趣。首先，它快得难以置信。这是目前已知的最快的快速射电暴，大约持续 10 微秒（也就是一千万分之一秒）。而这次的爆发，仅有一个亮度极高的主脉冲，且只持续了几纳秒（即十亿分之一秒），然后紧接着是两个较弱的“尾脉冲”。这整个事件的持续时间只有 30 纳秒。

那么，这样一个极短、极亮的信号，究竟是从哪里来的呢？

太空中的一个幽灵？

我们已经知道它来自哪个方向，而且能够根据图像的模糊程度估算出距离为 4500 千米。在那个方向、那个距离、那个时间点上，只有一样东西——一颗废弃了 60 年的名为“中继 2 号”的卫星。

中继2号（Relay 2）是人类最早期的通信卫星之一。这颗由美国于1964年发射的卫星持续运行至1965年，其机载系统在1967年彻底失效。

图示为中继计划卫星的艺术构想图/图片美国宇航局

但中继2号如何能突然发出信号呢？

人们曾观察到一些被认为已失效的卫星会突然恢复运作，这类卫星被称为"僵尸卫星"。

但这绝非僵尸所为。中继2号上的所有系统，在其正常运转时也从未能发射出纳秒级的无线电波脉冲。

我们认为最可能的原因是"静电放电"。由于卫星长期暴露在太空中的带电气体——即等离子体中，它们会像你双脚摩擦地毯那样积累静电荷。当这些积聚的电荷突然释放时，产生的电火花会引发无线电波闪光。

静电放电现象十分常见，且已知会对航天器造成损害。但所有已知的静电放电持续时间都比我们接收到的信号长数千倍，且通常发生在地球磁层高度活跃时。而我们的磁层在信号出现期间异常平静。

另一种可能性是微流星体（一种微小太空碎片）的撞击，类似于2022年6月詹姆斯·韦伯太空望远镜遭遇的情况。根据我们的计算，一颗22微克的微流星体以每秒20公里或更高的速度撞击"中继2号"卫星时，确实可能产生如此强烈的无线电波闪光。但我们估算，探测到的纳秒级爆发由这类事件引发的概率仅为1%左右。

天空中的大量火花

最终，我们不能肯定为什么我们看见了这些来自Relay 2的信号。然而我们所知道的，是怎样去看见他们更多。当观察13.8毫秒时间规模时，相当于保持照相机快门打开更长时间，这个信号被冲掉了，即使是像ASKAP等强大的射电望远镜也几乎不能检测到。

但是如果我们已经在13.8纳秒时搜索，任何老式的射电天线会被很容易地看见。它向我们展示了使用地面无线电监控卫星的静电放电是可能的。随着在轨卫星数量的快速增长，找到新方法去监测它们比以往任何时候都更加重要。

但是我们的团队最终找到新的天文信号了吗？你可以打赌我们做到了。毫无疑问，还有更多值得我们寻找。

相关知识

天文学是一项研究天体和宇宙发生现象的自然科学。它运用数学、物理学和化学来解释它们的源头和它们的整体演变。有趣的天体包括行星、月亮、恒星、星云、星系、流星体、小行星和彗星。相关的现象包括超新星爆炸、伽马射线爆发、类星体、布拉扎星、脉冲星和宇宙微波背景辐射。更一般地说，天文学研究来源于超出地球大气层的一切事物。宇宙学是天文学中研究宇宙整体的一个分支。

天文学是最古老的自然科学之一。历史有记录的早期文明对夜空做了系统的观察。这些民族包括埃及人、巴比伦人、希腊人、印度人、中国人、玛雅人和美洲许多古老的土著民族。在过去，天文学包括不同的学科，像天体测量学、天体导航、观测天文学和日历的制作。

专业的天文学分为观测和理论分支。观测天文学聚焦于从天体的观测中获取数据。然后使用基本的物理原理分析这些数据。理论天文学是以计算机的发展或者分析模型来描述天文物体和现象为方向的。这两个领域互为补充。理论天文学试图解释观测结果，但观测被用来证明理论结果。

BY：phys- Clancy William James

FY：Astronomical volunteer team

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