一颗原本只打算工作两年的太空望远镜,硬是撑了22年,最后却要以"烧毁"收场。NASA的尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台(Neil Gehrels Swift Observatory)正在不受控制地下坠,预计几天内就会在地球大气层中烧尽。它的科学生涯,就这样在它可能最有用的时候结束了。
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这件事本身没那么悲情,真正值得说的是:它凭什么能超期服役这么久,又为什么救不回来。
名字里的"快",是它的全部本事
斯威夫特2004年发射,专门用来揭开伽马射线暴的秘密。这类爆发是科学家见过的最猛烈的爆发,但往往在早期望远镜反应过来之前就黯淡了。它叫"斯威夫特"(Swift,意为迅速),就是因为一有闪光就能立刻跳起来干活。
它身上带了三台仪器:一台"爆发警报望远镜"能盯住最多半个可见天空的伽马射线,并分辨出光来自哪里;随后这颗灵活的卫星会迅速转身,用另外两台分别对准X射线、以及可见光和紫外光的仪器,把同一片天空在多种波段下看一遍。这种组合,在它之前和之后都没有过。
西北大学的天体物理学家Wen-fai Fong没有参与这个任务团队,她的评价是:"它太独特了。它把对宇宙的这些视角全都装在一座天文台里,这本身就罕见,而且它还能迅速把任何一台仪器指向目标。"
它一上天就开始发现东西
NASA戈达德太空飞行中心的布拉德·琴科(Brad Cenko)说:"这原本设计成两年任务。我们马上就要到第22年了。能有机会做这么多事,我们太幸运了。"
索诺马州立大学的林恩·科明斯基(Lynn Cominsky)说,发射后"几乎立刻,斯威夫特就开始发现东西"。这不是夸张:发射仅一个月后的一次破纪录观测就显示,拥有强磁场的恒星残骸会发生爆发,产生一种特征鲜明的伽马射线信号。
这次观测动摇了科学家对伽马射线暴的既有分类。在斯威夫特之前,这类爆发被分成两桶:长暴持续可达数分钟,科学家认为源自爆炸恒星引发的超新星;短暴持续不到两秒,被认为源自中子星并合——那是大到足以爆炸、却又小到不足以形成黑洞的恒星留下的超致密残骸。
斯威夫特证实了这个基本框架,却也把它搅复杂了——它找到了无法干净归入这两类的爆发。科明斯基的说法很实在:"你拿到的数据越多,你就越困惑。"
它还观测到有史以来最亮的伽马射线暴(绰号BOAT)、这类爆发中能量最高的光子,以及多个争抢"最遥远爆发"头衔的候选者。
值得一提的是,斯威夫特的所有数据都立刻公开,哪怕团队科学家自己还在琢磨望远镜到底看到了什么。Fong说:"那在当时非常新。"她把后来其他天文台团队纷纷效仿,归功于这个任务。
从"专才"变成"公用工具"
别的天文学家听说斯威夫特在干什么之后,意识到这座天文台对自己的研究可能同样好用。随着时间推移,人们开始申请借用这颗灵活的卫星,去研究天空中各种会变化的天体。
莱斯特大学的天体物理学家菲尔·埃文斯(Phil Evans)打了个比方:"对科学家来说,你给他们一个工具去做某件事,他们就会找出这个工具还能干的别的事。"在后期,斯威夫特大多数日子要观测5到10个"机会目标",一年下来累计数百甚至上千个。
它最突破性的合作,或许是与搜寻中微子和引力波的观测站联手。中微子几乎和光一样快,却很少发生相互作用;引力波则是大质量天体引发的时空涟漪。2017年,斯威夫特接连参与了两项发现:两颗中子星并合造成的独特爆发,以及第一个被追溯到来处的中微子。
但自那以后,所有寻找与中微子或引力波信号相关的光的努力都空手而归。埃文斯说:"我们有过这两次挨得很近的发现,然后就再没有过。这让人沮丧,但也挺有意思。"
它为什么掉下来了
几十年来,这颗卫星不断撞上大气层中的分子,高度已经损失了大约一半。那些微小的撞击一点点让它减速,把它推向地球。太阳近些年相对活跃,又加速了这个过程,使它无法像工程师希望的那样撑到2030年代。
NASA委托了一艘航天器,7月初发射,本想把斯威夫特抬离险境。但到8月下旬,技术问题让抬升尝试无法进行。
斯威夫特没救了——而它那些独特能力,没有任何东西排着队来接替。
最后的谢幕
现有和未来的多座天文台能接手斯威夫特的一部分工作,但不是全部。NASA戈达德的朱迪思·拉库辛(Judith Racusin)说,今年有六个月斯威夫特暂停运行、为抬升尝试做准备,科学家们就已经感到了它的缺席。她早年参与过斯威夫特,后来转向2008年发射的费米伽马射线太空望远镜,后者有不同于这位"同事"的强项。"我们会错过,"她谈到斯威夫特的损失时说,"不只是我们手上有成千上万次的那种常见事件,还有真正罕见、不寻常的那些——而我们往往从后者身上学到最多。"
在结局临近时,任务人员让斯威夫特尽量多塞进一些科学工作。抬升尝试取消后,团队重新打开仪器,让它唱完科学的"告别曲"。这包括一些技术性观测,以确保它近期所有数据仍然可用;也包括对地球大气层较低高度的间接观测——低到许多航天器都承受不了。在最后几周,斯威夫特甚至还瞥见了一颗彗星。
当然,还有伽马射线暴。9月下旬有一次特别耐人寻味的爆发,距离相当远,能量却格外高。
拉库辛这样形容那次事件:"感觉有点像斯威夫特的最后一次欢呼。这个爆发我们还要研究一段时间,所以我很高兴我们趁还能的时候拿到了斯威夫特的数据。"
一颗为"快"而生的望远镜,最后快不过大气层。它留下的数据还在,它留下的空位也还在。
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