伽马射线暴？太空垃圾！
太空垃圾有风险，宇宙探索需谨慎
导语：在对已知最古老星系的观测中，突然出现的闪光现象，结果却相当令人失望。
有时霎那的火花可能只是个偶然
一篇论文称发现了有史以来最古老星系的伽马射线爆发，最初科学家们认为这一发现极具开拓性，但实际上它只是地球轨道上一级废旧火箭反射的太阳光。这一令人沮丧的推论来自一个波兰科学家团队，此前在2017年夏威夷，凯克望远镜捕捉到了一个偶然现象，其来源引起了许多研究团队的讨论。 尽管之前的争论集中在和极其罕见的伽玛射线爆发相比，观测到一个卫星的概率问题上。该波兰团队设法追踪到发出闪光的确切物体——来自俄罗斯质子火箭的一级废旧的和风-M的前部。波兰亚当·密茨凯维奇大学的天文学家、这项新研究的主要作者米哈尔·米哈洛夫斯基将其计算结果与其他三款公开可用的轨道计算软件进行了对比。
凯克望远镜究竟观察到了什么?它怎么可能把发生在数十亿光年之外那宇宙中最强烈的闪光误认为是由一块太空垃圾反射的太阳光呢?
最初该项观测任务由北京大学的科研团队主导，他们着手研究宇宙中最古老的星系之一--GN-z11。它距离地球超过130亿光年。这意味着望远镜观测到的只是大爆炸后的约4.2亿年的景象，当时宇宙还很年轻。该团队将近红外光谱仪MOSFIRE安装在凯克望远镜上。光谱仪并非用来捕捉图像，而是在特定波长的光下测量天体的亮度。在对GN-z11进行三分钟的测量时，这个星系突然亮了起来，在下一轮观测中，信号又恢复了正常。
在排除了其他可能性之后，科学家们得出结论，这种突然变亮的现象一定是伽马射线爆发。这种宇宙中最明亮、能量最强的闪光，被认为是在大质量恒星在垂暮之时的爆炸中产生，天文学家称之为超新星。伽马射线爆发只持续了几秒钟，短暂地照亮了周围宇宙中的一切。 但迄今为止，究其根源，依然成谜。该团队在《自然·天文》杂志上发表了他们这一重大发现。科学家们从未在如此古老的星系中观测到过伽马射线爆发，而观测到这样的伽马射线爆发意味着这将揭示宇宙早期的未解之谜。
然而，其他天文学家很快开始质疑这一发现，发表在《自然·天文》杂志上的另外两篇论文阐述了其疑问所在。丹麦哥本哈根大学天文学副教授查尔斯·斯坦哈特在一篇论文中写道：这种变亮的现象很可能是由一个绕地球运行的物体引起的，而不是偶然看到的罕见的伽马射线爆发。概率可以解释这个问题。“捕捉到这样的伽马射线爆发的概率非常低，大约是100亿分之一” ，天文学家估计，虽然卫星每天能观测到一次伽马射线暴，但在同一时间段内大约有500次伽马射线暴发生。
在大多数情况下，科学家根本不知道这些爆发来自哪个星系。斯坦哈特说:“我们用来探测伽马射线的大型射线望远镜只能告诉你发生了一次爆炸，并给出发生爆炸的大致区域。” “如果你想知道确切的星系，就必须迅速将光学望远镜对准那个区域，捕捉到闪光，才能找到它的来源。但你最多只有100秒的时间完成这个过程。”
在一次随机的成像活动中，在最古老的星系中捕捉到伽马射线爆发似乎有点太幸运了。因此斯坦哈特开始寻找其他可能的解释，包括重新考虑那些已经被排除的。科学家们搜寻了MOSFIRE的档案，并在其他观测中发现了几十个类似的现象。“当我们观察变亮的信号时，它实际上一点都不像之前探测到的1万次伽马射线暴，”斯坦哈特说。 “它看起来更像一颗典型的恒星，比如我们的太阳。 所以这可能是能反射阳光的东西。”
中国团队在最初的论文中称，卫星的反射不可能导致亮度的增加。 经核对已知卫星的可用轨道信息和碎片，没有发现轨道与观测结果相符的相关物体。 天文学家认为，这种观测被一颗卫星或一块碎片干扰的可能性极小。 但是斯坦哈特针对此给出了一个更又说服力的概率——大约1/1000。斯坦哈特说:“如果你捕捉到这样一颗卫星的概率是千分之一，而捕捉到伽马射线暴的概率是十亿分之一，很显然捕捉到一颗卫星的可能性要高出一百万倍。”
近来光学望远镜拍摄的带有轨道卫星拖尾的图像成为人们关注的焦点，天文学家纷纷呼吁限制巨型卫星星座的部署，例如SpaceX公司的星链计划网络无线电信号发射项目等。 这些卫星拖尾现象很明显，来源也很明晰。 然而在光谱测量中，挑出噪音是非常困难的。
追踪元凶
米哈洛夫斯基说:“在光谱中很难鉴别这种情况。” “摄谱仪通过一个非常窄的狭缝接收光线。本来在狭缝之外的卫星突然在极短时间内进入狭缝，形影无踪。” 米哈洛夫斯基和他的团队受斯坦哈德的估计的启发，通过搜索轨道物体的公共空间轨道数据库，找到了产生亮度变化的真正来源。 米哈洛夫斯基说，和风-M在一个高度椭圆的轨道上环绕地球运行，它恰好在对的时间出现在了对的位置。有趣的是，中国团队通过一种名为卡尔斯基的网络天文计算器的计算，最初就排除了是火箭级的可能性。但米哈洛夫斯基确信，他们的计算是错误的。他说:“很难解释为什么最初的计算结果不同。” “这个团队使用的软件现在出现故障，所以结果不可能再重现了。 我们的计算结果与其他四个计算结果相吻合，所以我们对自己的计算结果很有信心。”
天文学中一个日益严重的问题
这使天文学中一个日益严重的问题凸显了出来:轨道上越来越多的卫星和空间碎片干扰了天文观测和宇宙探索。 最近的一项研究估计，SpaceX部署的星链星座项目包括1.2万颗卫星，可能会破坏广域望远镜进行的多达40%的天文观测。米哈洛夫斯基认为解决这个问题并非易事。即使是现在，还有无数这种卫星在图像中掠过的例子，而且情况只会变得更糟。” “唯一的解决办法是观测这些卫星，精确限定其轨道，这样我们就可以创建一个非常精确的目录，帮助我们确定这到底是一个天文事件还是一颗路过的卫星。斯坦哈特表示同意。 “如果我们有一个完善的数据库,知道一个卫星或一块碎片将穿过天空的一部分,就在那瞬间,我们立刻会停止观察,等待它经过,然后开始下一个曝光”他说。 “这种假设无法实现，因为目前我们没有合适的数据库或工具箱。”
BY: Adam Mann
FY: 张文君
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