在人马座方向的深空里,NASA 的卫星曾捕捉到一串诡异的伽马射线信号 ——2004 年 12 月 27 日那天,最初几秒的能量爆发相当于太阳 100 万年的总和,可随后持续 10 分钟的次级信号却成了谜。这些信号既不像黑洞吞噬物质的 “咆哮”,也不符合普通中子星的辐射模式,更奇怪的是,它们的频率波动毫无规律可言。这一神秘现象,成了我和团队追查多年的起点 🌌。
其实这不是天文学界第一次被类似信号困扰。上世纪 90 年代起,就有理论物理学家提出猜想:宇宙中存在一种 “披着中子星外衣” 的极端天体,它们的磁场强度是地球的万亿倍,直径仅 20 公里却比太阳还重,每立方厘米物质重达 10 亿吨 —— 学界称之为 “磁星”。但这个猜想始终是个 “未解之谜”,1998 年有团队宣称观测到磁星的特征信号,可后续十余年间,全球十几个天文台反复观测都没能复现结果,质疑声一度盖过了支持的声音。
近十年的研究更是陷入矛盾漩涡。2017 年人类首次观测到双中子星合并,发现这种事件能通过快中子捕获过程制造重元素,但很快问题来了:加州理工学院团队计算发现,双中子星合并每百万年才发生几次,根本不够解释银河系现存的重金属总量;而麻省理工学院另一组研究却提出,超新星爆发后的残留物或许能补充缺口,可他们的模拟数据与实际观测的元素丰度差了两个数量级。有人说是观测精度不够,有人认为理论模型存在漏洞,直到 2024 年,我们才意识到可能找错了 “宇宙熔炉” 本身。
面对这个僵局,传统观测方法屡屡碰壁。磁星爆发的信号转瞬即逝,老款探测器的响应速度根本跟不上,更别说捕捉次级信号的细节。2023 年初,我们团队决定另辟蹊径,给超级计算机植入 “历史信号反演” 算法 —— 简单说,就是让机器像侦探还原案发现场一样,从 2004 年的旧数据里 “榨” 出更多信息。调试阶段差点栽了跟头:算法初期总是把背景辐射误判为目标信号,连续 11 次模拟结果都乱成一团。直到一个实习生发现,我们漏算了磁场扭曲对伽马射线的偏转效应,补全参数后,第 12 次模拟终于出现了清晰的信号轮廓 😮。
实验进行到第 45 天,异常数据突然冒了出来。计算机显示,2004 年那次爆发的次级信号里,藏着特定频率的衰减波 —— 这和我们预设的模型完全相反。难道是算法出了问题?团队连夜核查,把 2004 年的原始数据翻来覆去看了不下 20 遍,甚至重新校准了探测器的历史参数。直到第三天清晨,我突然想起快中子捕获过程的特征:重元素衰变时会释放独特的伽马射线 “指纹”。比对后发现,那些异常的衰减波,正是金、铂等元素衰变留下的 “死亡信号”。
第一阶段实验证实了磁星能制造重元素,但新的疑问立刻冒了出来:单次爆发能造多少?2024 年秋,我们把模拟精度再提高一个等级,结果让所有人都愣住了:SNR 1806-20 磁星那次爆发,居然造出了 2×10²¹ 千克重金属,相当于把整个火星熔炼成金块 🌟。这个产量虽然比双中子星合并低两个数量级,但磁星爆发每年都会发生几次,而中子星合并要等上百万年。两者加起来,刚好能匹配银河系不同时期的元素丰度。
今年 4 月《天体物理学杂志快报》发表我们的论文时,我盯着屏幕上的数据分析图,突然想起小时候妈妈的金戒指。原来地球上 90% 的黄金,可能都来自远古时期磁星的爆发 —— 那些在宇宙中狂奔了几十亿年的原子,最终成了人类珍视的宝物。但疑问还没解决:剩下 10% 的重元素来自哪里?是还有其他 “宇宙熔炉” 没被发现,还是我们对磁星的了解仍有盲区?
此次研究如同打开了一扇通往新科学领域的大门,门后隐藏着更多未知的奥秘。NASA 计划 2027 年发射的康普顿光谱仪,会专门捕捉磁星爆发的余晖,就像通过余烬反推爆炸当量。我们团队下一步打算追踪银河系边缘的年轻磁星,或许那里藏着宇宙黎明时期重元素起源的关键证据。毕竟在宇宙面前,人类永远是摸着石头过河的探索者,而每一次 “猜对” 的背后,都是无数次的试错与坚持。