天文学家:光谱红移值在午夜悄悄回落
2009年7月,国家天文台兴隆观测站的一台附属光谱仪在例行校准中记录到一组异常数据。当晚值班的是助理研究员陈默,他在凌晨1点47分发现,编号为BD+37°1758的恒星其光谱红移值在四分钟内从0.0042缓慢回落到0.0039,随后又恢复原值。这个偏差超出了仪器误差范围的三倍,但持续的时间极短,若非当时正巧在做连续采样,根本不会被捕捉到。
起初,站里认为是热胀冷缩导致光栅形变,或是夜间的温控系统出现了滞后。但陈默调取了同一时间段的温度记录,恒温箱内的波动不超过0.1摄氏度,光纤耦合效率也稳定在百分之九十九以上。他又检查了相邻两台仪器,它们正对着不同的天区,没有出现同样的变化。也就是说,问题不在设备,而在那颗星本身,或者更准确地说,在那一束穿越了数万光年抵达地球的光线上。
接下来的三个月里,同样的回落现象又出现了十一次,且无一例外发生在午夜十二点到凌晨两点之间。每次持续四到六分钟,红移值下降的幅度不等,但从未跌破0.0037。更让研究人员困惑的是,这种回落并非均匀变化,而是像某种缓慢的呼吸,先是一点点下沉,再猛然弹回原值。站里请来了北京天文台的两位专家做交叉验证,他们用更高精度的激光频率梳重新校准了波长基准,确认仪器本身没有系统性的偏移。
科学上的第一层解释指向了星际介质。如果在那条视线方向上存在一团密度不均匀的尘埃云,其内部的湍流运动或许能造成微小的多普勒位移。但射电望远镜的观测显示,该方向上的中性氢柱密度极其均匀,没有发现任何异常的云团结构。第二层解释是引力透镜效应。如果有大质量天体恰好从视线路径上掠过,其引力场可能对光线产生瞬时的频移调制。然而,对该区域进行的暗物质分布测绘和微引力透镜巡天都没有给出任何候选天体的踪迹。
第三层解释来自地球本身。有学者提出,可能是地下水位的变化引起的地壳微小形变,改变了望远镜基座的指向,使光斑在狭缝中产生了亚像素级的位移,从而在数据处理时被误读为红移变化。为此,站里在基座旁安装了高精度倾斜仪,连续监测了整整一个月。数据显示地面的倾斜角度始终在零点几角秒以内,不足以产生观测到的频移量。况且,如果是地壳形变导致的几何效应,那么同一时刻所有目标星的光谱都应该出现类似的偏移,而事实上只有这一颗星在变化。
第四层解释被指向了人为因素。会不会是某个实习生误调了参数,或者软件在深夜自动更新时引入了某种bug?但观测日志显示,每次异常发生时,终端机都没有任何后台进程启动,光谱仪的CCD温度、偏压、读出噪声全部处于正常范围。系统日志的哈希值与原始安装包完全一致,不存在被篡改的痕迹。为了彻底排除人为干扰,陈默甚至在连续两个星期里没有向任何人透露下一次预测的观测时间,只在自己设定的闹钟响起时才走到仪器前。
结果,异常如约而至。那晚的数据由两台独立运行的记录仪同时获取,一条走光纤实时传输,一条存进本地磁盘。事后比对,两条数据完全吻合,排除了一切中间环节的插值或伪造可能。至此,所有能想到的自然机制和人为因素都被逐条排除,剩下的只是一个孤零零的事实:某个遥远星体的光谱红移值,在午夜会规律性地回落几微米,然后又恢复原样。
第四年的隆冬,陈默决定换一种方式去听。他在数据处理软件里加了一段程序,将红移值的变化曲线转换成声频信号。由于变化极其缓慢,他不得不把时间轴压缩了一千倍。播放出来的那段声音,是一串低沉的、间隔均匀的脉冲,每一声持续约半秒,中间隔着同样长的寂静。他用滤波器和频谱分析仪对这段音频做细化,发现所有的脉冲都落在同一个基频上,精确到小数点后六位,没有任何谐波漂移。
自然界里几乎没有东西能发出这样纯粹而重复的频率。恒星内部的震荡模式是混沌的,脉冲星的周期虽然稳定,但会随着辐射能量的衰减而缓慢变长。而这段频率,它不像自然产生,更像某种经过校准的信号。陈默在报告里没有用任何修饰性的词语,他只是客观地写道:该重复频率持续出现于每次异常事件中,周期为1.7743秒,频率稳定度优于10的负八次方。这个稳定度,接近实验室里铷原子钟的水平。
那之后,站里又尝试过用射电望远镜在红外和射电波段同时监听,试图寻找与光谱回落同步的任何能量释放或吸收特征。结果是一无所获,连背景噪声都没有变化。那个周期性的信号只存在于光学光谱的频移数据中,没有留下任何其他痕迹。陈默后来在笔记本上写下过一行字,没有抬头,也没有落款,只是说:如果那是一种通讯方式,它被调制的载体并不是电磁波本身,而是电磁波的频率。这种调制方式,人类目前的工程技术还做不到。
2014年,这台光谱仪因设备老化被拆解,替换成新一代的阵列式探测器。在拆解前的最后一晚,陈默独自坐在控制室里,看着屏幕上那条熟悉的曲线在午夜时分又一次缓缓下沉,又在几分钟后弹回原位。他没有再去试图解释它,只是关掉了显示器的电源,在黑暗中坐了很久。那以后,新的仪器再也没有捕捉到过类似的现象,那颗星的红移值也一直保持着恒定的数字。关于那些午夜回落的四分钟,至今仍无定论。
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编者按:本卷宗已封存 1 年。档案编号 FILE-QWGT-353 仅供夜间调阅——下一个翻开它的人,可能就是你。
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