天文学家如何将令人费解的信号追溯到午餐时的错误

在《我犯了一个大错误》系列中， PopSci探索了各种不幸和误解，包括它们的耻辱和荣耀。

由于快速射电暴（FRB）的神秘性，天文学家们不禁为之着迷。这些巨大的无线电波脉冲从外太空向地球发射，通常来自银河系之外。但近 10 年前，这些爆发几乎被当作噪音抛弃，这全是因为一次午餐时间的失误。FRB 是来自太空的真实信号，但一种非常相似的无线电波，被称为佩里顿，源自地球的失误。

2006 年首次发现 FRB 时，研究人员知道他们发现了意想不到的东西——但他们不知道那是什么。西弗吉尼亚大学天文学家 Duncan Lorimer 和 Maura MacLaughlin 正在搜索旧有的射电望远镜观测资料，寻找来自脉冲星（快速旋转的死亡恒星外壳）的信号。脉冲星之所以会发出脉冲，是因为它们有明亮的喷流扫过地球，就像一座星际灯塔。有一天，一名从事该项目的学生带来了一个奇怪的发现：脉冲比预期的亮度高出一百多倍。

研究小组最初认为这可能是来自地球无线电传输的干扰，但这次爆发具有来自太空的所有常见特征——这绝对是宇宙中产生的新奇事物。2007 年，他们在著名杂志《科学》上发表了这一发现，而这一首次 FRB 发现被称为“洛里默爆发”。

洛里默爆发引发了更多搜索，天文学家团队仔细搜索无线电数据，看是否在过去的观测中遗漏了任何 FRB。FRB 难以捉摸。多年来一直没有发现新的。

然而，天文学家在 2007 年发现了另一种信号：佩里顿。没有人知道它到底是什么，但它几十年来一直出现在射电望远镜数据中，看起来有点像 FRB，而且显然来自地球——而不是像洛里默爆发声称的那样来自太空。

洛里默说，这些鹿鸟“基本上让人怀疑最初的事件是否真实”。甚至它的名字也让人产生怀疑——阿根廷作家豪尔赫·路易斯·博尔赫斯创造的神话中的鹿鸟是一种会投射出误导性人类影子的麋鹿鸟。“许多人只是继续往前走。”

但并非所有人都如此。当时，澳大利亚的一名研究生艾米丽·佩特罗夫正在撰写关于 FRB 的博士论文。但她的导师非常关心佩里顿，要求她彻底揭开谜团。她说：“这两者（佩里顿和 FRB）之间的界限非常模糊，令人担忧。”她回忆说，在攻读博士学位期间，她会向研究小组展示新成果，但每次都会被问到同样的问题：“这很棒，但我们搞清楚佩里顿了吗？”

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佩特罗夫和她的同事收集了在当地设施帕克斯天文台观测到的所有关于鹿鸟龙的线索。只有当望远镜指向特定方向时，鹿鸟龙才会出现，因此科学家推断这一定是天文台的某种东西。他们的监测系统显示，在观测到鹿鸟龙的同时，能量峰值约为 2.5 千兆赫，这是 WiFi、蓝牙、厨房用具和其他电子设备使用的常见频率。查看旧数据发现，这些峰值自 1998 年以来就一直存在，因此原因一定是几十年前的技术。最令人震惊的是，它们在午餐时间出现的频率要高得多。

所有的迹象都指向微波炉，而鹿鸟怪似乎就是从这两栋建筑里来的。但是，微波炉究竟是如何发出这种信号的呢？天文台的工作人员尝试了各种方法：用微波炉加热水、用微波炉加热不同的食物、使用不同的设置等等。在他们进行实验时，一名工程师站在微波炉旁边，用对讲机与望远镜旁的另一名工程师进行交流。最后，他们试图打破微波炉的主要规则——在微波炉还在运转时打开门。

瞧，佩里顿出现了。

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这个谜题终于得到了一个明确而令人满意的答案。该结果于 2015 年发表在《皇家天文学会月刊》上，引起了强烈反响。“我从大学老师和高中老师那里听说，他们把这篇论文当做科学的运作方式来教，”佩特罗夫补充道，他现在在加拿大圆周研究所担任支持人员。“我觉得在我的研究中，我从来没有遇到过如此令人满意的时刻。”

随着佩里顿之谜的解决，天文学家们可以投入更多时间研究快速射电暴之谜。他们最终在 2013 年（即首次洛里默爆发六年后）探测到了第二批快速射电暴，到 2015 年，数量已达到近 12 批。这一势头也丝毫没有停止的迹象，因为加拿大 CHIME 仪器每天都会发现多个快速射电暴。射电天文学家还有许多其他望远镜在研究这一问题：西弗吉尼亚州的绿岸望远镜、南非平方公里阵列的前身、加利福尼亚州的深层综合阵列和澳大利亚的 ASKAP。“十年后，我们可能会发现超过 50,000 个快速射电暴，”洛里默说。

天文学家也终于知道了这些东西到底是什么。主流理论认为 FRB 是磁星引起的，磁星是一种旋转的死星（类似于脉冲星），具有极强的磁场。麦吉尔大学天文学研究生 Alice Curtin 解释说：“当你在旋转木马上旋转时，你会有一些旋转能量，因为你在旋转。”但磁星也会在磁场中储存能量。“我们认为这与它们磁场中可能释放的能量有关，这些能量可能为 FRB 提供动力。”

事实证明，FRB 也是探索宇宙的非凡资源。“FRB 中编码了有关我们与它们之间所有物质的信息，”Curtin 补充道。有了新扩充的 FRB 目录，天文学家可以追踪难以看见的尘埃和气体，这些尘埃和气体填充着恒星之间的空间。当 FRB 穿过太空中的物质时，部分物质会减慢速度，从而导致 FRB 在不同频率上模糊。通过观察模糊的数量，科学家可以估算出物质的数量。就在今年早些时候，一个团队利用 FRB 探索银河系，发现我们银河系的物质实际上比预期的要少。

佩里顿已经成为过去：射电天文台现在对微波的使用有了更严格的规定。但其他无线电干扰源正在增加，威胁到天文学家观测夜空的能力。例如，SpaceX 臭名昭著的 Starlink 卫星正在破坏主要望远镜周围所谓的无线电静默区。一些地面天文学的未来看起来岌岌可危，而且解决这个问题不会像关掉微波炉那么容易。

但就目前而言，佩里顿产生微波炉的故事是一个很好的例子，它虽然是一个错误，但却有一个令人满意的科学结论——而且是一个有趣的故事。“当我和人们谈论 FRB，甚至只是射电天文学时，”佩特罗夫说，“几乎总会有人提到微波炉。”