夜空看起來(lái)非常寧靜，但用一臺可在幾天內掃描整個(gè)天空的望遠鏡凝視太空，我們就會(huì )見(jiàn)證一場(chǎng)場(chǎng)盛大的“煙花表演”：從恒星耀斑到伽馬射線(xiàn)暴（GRB），從快速射電暴（FRB）到千新星，這些宇宙間盛大的“煙火”向我們展示宇宙極致絢麗的同時(shí)，也在向我們講述著(zhù)宇宙的奧秘。

恒星耀斑：活躍恒星的劇烈電磁噴發(fā)

中國科學(xué)院國家天文臺研究員張承民向科技日報記者介紹說(shuō)：“恒星耀斑是恒星大氣中最劇烈的爆發(fā)現象之一，指恒星表面局部區域突然釋放出極高能量的過(guò)程。在此過(guò)程中，恒星會(huì )在多個(gè)波段釋放出強烈的電磁輻射，同時(shí)還會(huì )出現劇烈的高能粒子輻射。當太陽(yáng)發(fā)生耀斑時(shí)，我們會(huì )看到其突然變亮，然后迅速恢復平靜。類(lèi)似的事情也發(fā)生在各種質(zhì)量大小不一、溫度和光度不同的恒星中?！?/p>

張承民解釋道，科學(xué)家已經(jīng)知道太陽(yáng)耀斑出現的原因：構成太陽(yáng)的旋轉氣體攜帶磁場(chǎng)，由于太陽(yáng)外層的對流和太陽(yáng)自轉，使得這些氣體不停地運動(dòng)，磁力線(xiàn)不斷被拉伸和糾纏。當這些磁力線(xiàn)彼此接觸并合并時(shí)，會(huì )釋放出大量能量，它加熱太陽(yáng)周?chē)拇髿鈱硬⑹沽Ｗ蛹铀龠\動(dòng)，導致突然爆發(fā)。

有時(shí)，多余能量會(huì )將太陽(yáng)的一些物質(zhì)拋射出來(lái)，形成日冕物質(zhì)拋射。在極端情況下，這些高能輻射物質(zhì)會(huì )到達地球，與地磁場(chǎng)相互作用，還可能危及衛星甚至地面電力基礎設施。因此，天文學(xué)家一直在密切監測太陽(yáng)的爆發(fā)活動(dòng)。

千新星：碰撞中子星產(chǎn)生的大爆炸

兩顆中子星碰撞（藝術(shù)圖）
圖片來(lái)源：英國華威大學(xué)

千新星是碰撞中子星產(chǎn)生的大爆炸。當兩顆中子星圍繞一個(gè)共同的質(zhì)心運行時(shí)，系統會(huì )以引力波的形式釋放能量。最終，兩顆中子星相撞，科學(xué)家在電磁光譜的可見(jiàn)光、紅外和伽馬射線(xiàn)部分會(huì )看到強烈的閃光。

“千新星是近些年引入的天文學(xué)術(shù)語(yǔ)，因為其峰值亮度高達經(jīng)典新星的1000倍?！睆埑忻窠榻B說(shuō)。

科學(xué)家對千新星的了解大多來(lái)自雙中子星并合產(chǎn)生的引力波事件GW170817，其證實(shí)了一些關(guān)于千新星的假設。首先，它支持中子星并合產(chǎn)生短而強烈伽馬射線(xiàn)爆發(fā)的觀(guān)點(diǎn)；其次，它證明了這些并合會(huì )孕育出一些重元素：中子被吸收到原子核中，產(chǎn)生鉑和金等重金屬。

不過(guò)，這其中諸多細節仍然未知，中子星的“狀態(tài)方程”仍然是天體物理學(xué)領(lǐng)域最大的“懸案”之一。

FRB：來(lái)自遙遠他鄉的神秘脈沖

FRB18112旅行軌跡（藝術(shù)圖）
圖片來(lái)源：歐洲南方天文臺

2007年，天文學(xué)家首次發(fā)現了FRB，這是來(lái)自遙遠星系的強大的無(wú)線(xiàn)電脈沖，持續時(shí)間為幾毫秒。起初，他們很不解：什么事件能在幾分之一秒內釋放出與太陽(yáng)輻射10萬(wàn)年一樣多的能量？

2012年，又一個(gè)重復的FRB闖入天文學(xué)家的視野。截至2023年7月，人們總共觀(guān)測到了675次FRB。

張承民指出：“FRB如此短暫、強烈和明亮，科學(xué)家認為，其源頭的物質(zhì)分布必須非常致密。而且，鑒于FRB呈極化狀態(tài)，因此源頭必須具有非常強的磁場(chǎng)。在此基礎上，科學(xué)家普遍認為FRB是由被稱(chēng)為磁星的強磁化年輕中子星爆發(fā)而來(lái)?！?/p>

天文學(xué)家也一直在研究如何利用這些FRB，因為每個(gè)FRB脈沖都以無(wú)線(xiàn)電頻率到達地球，根據高頻和低頻信號之間的時(shí)間延遲，科學(xué)家可推斷出它們所到之處的一些特性。

GRB：宇宙中最明亮的閃光

張承民解釋說(shuō)，伽馬射線(xiàn)是能量最高的光，GRB是人們見(jiàn)過(guò)的最亮、能量最高的瞬態(tài)光子爆發(fā)事件。它們可以持續幾毫秒到幾分鐘。鑒于它們也經(jīng)常在X射線(xiàn)、光學(xué)和無(wú)線(xiàn)電發(fā)射中“露出馬腳”，科學(xué)家因此能研究它們的來(lái)源。

目前，科學(xué)家發(fā)現了兩種不同的GRB。張承民說(shuō)：“長(cháng)GRB持續時(shí)間為2—60秒，被認為由核心坍塌的超亮超新星產(chǎn)生。這種坍塌形成了一個(gè)黑洞，將恒星的殘余物攪成強大的噴流?！倍蘂RB持續時(shí)間不到2秒，與中子星和黑洞等致密物體的并合有關(guān)。

GRB不斷給人類(lèi)帶來(lái)驚喜。2022年10月9日，天文學(xué)家發(fā)現了迄今最劇烈爆發(fā)的長(cháng)GRB，并將其命名為BOAT，它可能是人類(lèi)文明開(kāi)始以來(lái)，宇宙向地球發(fā)射的最亮信號。

張承民說(shuō)：“星辰日月高天際，雪散煙花遍海隅。這些絢麗的‘煙花’也是遙遠宇宙派來(lái)的‘使者’，對其開(kāi)展深入研究將有助我們進(jìn)一步揭示宇宙的秘密?！?/p>