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標題: 宇宙中最為劇烈的爆發事件(組圖) [打印本頁]

作者: qqonqq 時間: 2014-5-30 06:11 AM 標題: 宇宙中最為劇烈的爆發事件(組圖)

此次事件涉及的X射線源與雨燕衛星BAT設備觀測指向誤差範圍示意圖(詳見本文中描述)。os.tvboxnow.com S2 D2 ~" t. p5 N! Z+ k
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伽馬射線暴(GRB)是宇宙中最為劇烈的爆發事件之一。
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此次被錯誤地認為發生爆發事件的仙女座大星系，距離地球僅約250萬光年，非常近。

先是從推特上開始，隨後在整個互聯網圈迅速傳開一條消息，在仙女座大星系方向可能發生了一次GRB(伽馬射線暴發)事件，如果這是事實，由於其爆發發生距離較近(約250萬光年)，將會毫無疑問的成為一次重大事件。然而本次事件的詭異之處就在於，整個美國宇航局官網乃至探測到這次信號的美國“雨燕”(SWIFT)衛星的官網或推特賬號上都沒有任何正式公布的消息。

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一天之後，事情開始變得明朗——研究人員在昨天晚些時候公布了X射線波段的觀測數據。這項數據所顯示的特徵確認此前的有關GRB的消息應當是誤報。os.tvboxnow.com8 L0 I  n8 C( u
今天，英國萊斯特大學X射線天文學家，參與雨燕探測器項目的菲利普·伊文斯(Philip Evans)在美國行星學會的網站上發表博文，對這次事件的來龍去脈進行了專業解讀。以下為伊文斯的博文內容：tvb now,tvbnow,bttvb9 Z& j4 S% d+ j1 b
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真是熱鬧的一天！現在才早上9:17。你大概已經注意到了，昨天的這個時候推特上已經非常熱鬧了，人們都在討論有關在仙女座大星系(M31)發生伽馬射線爆發(GRB)的消息。我的手機也從來沒有這麼響個不停過。但問題就在於，官方並非發布過這樣的消息，而事實也證明這是一條可能被過度解讀的消息。

那麼，究竟發生了什麼，為什麼大家都認為這是一次GRB？

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故事還得從BAT說起，也就是“爆發響應望遠鏡”，這是一台搭載於雨燕探測器上的設備，其設計用於搜尋GRB事件，但如果在某個天空區域中突然發生該區域此前從未發生過的異常高能輻射事件，那麼BAT響應設備也會被激活。但要想判定這一區域究竟是否發生了你所預想的這類爆發並非那麼簡單，由於探測器本身的噪音，以及背景輻射因素影響，等等。因此雨燕探測器本身一般只會在非常確定某次激活確實是爆發事件之後才會正式做出反應，如果從統計學的角度來說，那麼我們一般需要6.5-σ的置信度門檻，才會考慮調用雨燕衛星做出反應。但即便如此，我們仍然有時會發生誤報的情況。但我們也有一套程序用於識別在臨近星系中出現的較弱的GRB事件。但這類較低強度的觸發機制有時候誤報的可能性就更高了。一般我們判斷這種誤報的方式是：通常來說一次GRB事件發生之後，它後續會在X波段上同樣出現一次峰值，這稱作“餘暉”。而這種誤報的信號中則沒有這樣的特徵。os.tvboxnow.com5 B! M" s( ]# K2 \9 O* T

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而在本次事件中，事情則更加棘手。從本文的配圖中可以看到，在BAT做出反應的位置上確實存在一個X射線波段輻射源。這張圖像本身顯示的是早前的X射線波段數據。圖中黃色的圓圈顯示的是BAT數據的誤差範圍，也就是說，BAT認為它發現在這個範圍之內似乎發生了什麼事情。而橘色的方框則顯示的是當時的X射線波段圖像，其中那些小點是探測到的X射線。而那個很小的紅色小圓圈顯示的是X射線源的位置。公仔箱論壇" w! T7 `/ C" C: q; [

那麼這是一次GRB事件嗎？不是

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首先，那個X射線源是一個已知的源。它在此前的多次觀測中都已經被記錄到，其中包括雨燕衛星進行的觀測。事實上，在去年我本人編纂發布的列表上，這個源便已經多次出現。第二，那個輻射源極可能是一對X射線雙星(由一顆中子星與一顆正常的主序星相互繞轉組成)。這樣的情況一般不認為與GRB的產生有關。另外有趣的一點還在於，雨燕研究組實際上在整個事件中從未對對外宣布過這樣的消息，稱這是一次GRB事件。實際上，整個專業科學界也沒有任何人發布過這樣的消息。

至於究竟為什麼有關發生了一次GRB的事件會在互聯網上傳播地如此熱鬧，具體原因尚不得而知。但雨燕衛星在GRB探測方面戰果豐碩則是不爭的事實，事實上它剛剛被評選為美國宇航局(NASA)“本月最佳”。我猜想可能是那些天文發燒友們對這些消息感到歡欣鼓舞，但不幸的是最後他們的解讀有些過了頭。我甚至還讀到有人聲稱有大量的伽馬射線從哪個輻射源發出，但實際情況並非如此。事實上，雨燕-BAT項目組只是表示，這是一次“微弱的BAT響應”。

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那麼就奇怪了，這些消息究竟從何而來？
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僅僅因為這個X射線源是已知的，可能與GRB事件無關這一點並不一定就意味着整個事件的索然無味。如果這個X射線源的亮度遠遠超出常規水平，那麼幾乎可以肯定它就是觸發BAT機制的源頭，從科學角度看這將會非常有趣。任何在與地球較近距離上的爆發現象都值得好好研究。在正常情況下，當雨燕衛星的X射線望遠鏡觀測到一個新的源，就會有一部分數據被自動傳回地球並由專門軟件進行自動分析。而在這次事件中，開展分析的軟件出了一點問題，尤其是用於爆發亮度分析的軟件。於是當時值班的科學家便迫於無奈只好使用較為粗略的數據進行估算，從這樣的精度上觀察，這個X射線源的亮度似乎要遠高於正常情況。於是，這個消息便不脛而走了。

但如果這只是一個初步結果，怎麼會向外界公布呢？tvb now,tvbnow,bttvb; v' S8 Y4 K# @) i: p! I( [: _( [

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爆發過程一般都非常短暫。而雨燕衛星的所有數據下載到地面需要一定的時間。而天文學家們無法等待那麼長的時間。於是你就面臨選擇：我們是假設這個信號是真實的並對此進行追蹤觀測，但這將冒浪費望遠鏡觀測時間的風險；或者我們也可以選擇繼續等待，直到我們確認這個爆發信號是真實的，但我們將可能白白錯失一次百年一遇的觀測機遇。在雨燕項目組，我們相信天文學家們有能力進行這樣的判斷，因此我們並未隱瞞我們的初步分析結果：我們立即將結果進行了發布，天文學家們也很清楚這只是一項初步結果。一旦全部數據到手，我們很快就會發布完整的分析報告，一般這將需要幾個小時的時間。

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而在這次事件中，我們可能需要等比較久的時間才能獲得完整的數據，這可能是由於雨燕衛星老化的組件問題導致其數據傳輸速度出現下降。而與此同時，一旦我們能夠找到出現故障的問題所在，那麼我們就應該可以嘗試解決問題並得到正常水平的數據，那樣我們便可以分析出此次爆發源的真實亮度。到目前為止，可以確認的一點是，這次事件根本不是一次爆發，而只是延續了其過去的亮度。這就意味着，這根本就不是那種令人興奮的爆發源，而只不過是一個X射線天體，並且恰好位於BAT的誤差範圍內。而此次BAT觸發事件說到底就是一次噪音事件。

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因此，有關這次事件的總結如下：% H% `$ E& |4 i5 P
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在M31星系附近發生的一次平常事件觸發了BAT設備。這類信號往往存在誤報，但也有可能是真實的；os.tvboxnow.com- q) q/ b4 z  m2 ~! ~  I; K

隨後雨燕衛星調整姿態，指向BAT鎖定的位置，並觀測到一個已知的X射線源；tvb now,tvbnow,bttvb; L2 |/ h! [) f$ o4 ^7 I& J
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但由於正常的數據下行機制出現問題，地面分析人員只獲得了低質量的數據。這些數據顯示這個X射線源的亮度似乎遠超正常值，據此懷疑這是一個爆發源；
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作者本人對這一存在疑問的數據進行了分析，並確認其並非一次爆發事件，並且對外公布了這一消息；

隨後，完整的數據下載完成，對其進行的分析顯示這一X射線源的確並非爆發事件。! m1 k+ }; }# z& f7 d
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結語與思考
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我想，在外界看來整個事件似乎顯得毫無章法且混亂無章。而有關初步分析的結果在互聯網和推特上的瘋狂傳播則更是助長了這樣的印象。但事實上，這一事件凸顯了專業天文學家們面對的挑戰。類似這樣的“瞬現”事件最重要的本質便是“瞬現”——轉瞬即逝。有些可能會持續較長一段時間，但大部分不會。實際上這也是我們為何需要雨燕衛星的原因——幫助我們對GRB和其他X射線，紫外以及光學波段爆發事件作出迅速反應，時間可能是在數分鐘之內。而由於時間緊迫的原因，雨燕衛星在設計之初便如此設定，它會將獲得的數據在第一時間立即下傳到地面。而由於有限的帶寬，我們無法及時下載所有的數據，雨燕只會先行發送少量數據，其目的是立即向地面發出警報——發生爆發事件！這樣做的目的是讓地面上的科學家們可以迅速發布有關的消息，並決定是否調用更多其他設備跟進觀測。
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這種能力已經讓科學家們獲得了很多重要的成果，如確認短時GRB爆發的本質是兩顆相互繞轉的中子星合併造成；首次探測到超新星爆發產生的衝擊波導致一顆恆星解體；以及人類所觀測到距離最遙遠的恆星，等等。但雨燕項目組的科學家們工作也非常艱難，因為他們必須要在時間極其有限，數據極其有限的情況下做出判斷。因為那些大型望遠鏡的管理人員們正在等待着他們的結論——究竟是否需要調用大型設備並擠出寶貴的觀測時間對此進行跟進？做出這樣的結論是一項巨大的挑戰，但這卻是這裡的科學家們每天都要面對的問題。
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當然，所有這些工作絕大部分都是在幕後進行而不為公眾所知的，因為我們只會在最後發布經過確認的正確的消息。但在這次事件中，感謝社交媒體的巨大力量，我們的一次錯誤判斷被迅速傳播並被置於公眾視野之中。而現在你了解了科學家們每天都必須面對的挑戰和必須做出的判斷。因此這次事件的確有些讓人尷尬，因為我們弄錯了，但它也讓公眾了解了真實的科學工作，從這個意義上來說也是一件好事。每一件令人興奮的科學發現背後都是艱辛異常的工作過程——誤報，錯誤，興奮和失望。這就是我們的生活，這就是科學。

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