癡迷“無用之用”的“追光青年”

文/張典標 完顏文豪 黃小雨

在黑暗中追尋千分之一秒間的“閃爍”，這是林琳和伙伴的工作日常。即便疫情期間也是如此。

37歲的林琳是北京師范大學天文系講師。2020年，她和25歲的北京大學天文系博士生張春風、35歲的中國科學院國家天文臺助理研究員王培等聯(lián)合研究團隊利用中國天眼FAST開展的一項“追光”研究，同時入選《自然》雜志和《科學》雜志年度十大科學發(fā)現(xiàn)。

他們追的“閃爍”是快速射電暴。它在幾毫秒內釋放的能量相當于5億個太陽的能量，這是已知宇宙中無線電波段最強的爆發(fā)現(xiàn)象。自2007年第一次被“看見”以來，快速射電暴迅速成為天文學界“網(wǎng)紅”。全世界的許多天文學家對此知之甚少，為它著迷。

如今，林琳和伙伴走在了研究領域最前列。快速射電暴很狡猾，能不能“追”得上相當程度上還是“靠天吃飯”。不過，有意思的是，此次他們的研究入選，是因為沒有“追”著。

“靠單干出成績的時代過去了”

回想起“追光”的那幾天，作為論文第一作者的林琳，還記得縈繞在腦中的那種不真實感。

那是2020年4月28日早上5點多，林琳被自己兩歲的兒子吵醒，迷迷糊糊中看到手機上一條快報消息：3個小時前，銀河系內的一顆磁星開始活動。

“追光人”展示發(fā)表在《自然》的論文，圖中從左到右分別是王培、林琳和張春風 （圖/北京師范大學官網(wǎng)）

正是林琳一直“盯”著的那顆星！她立馬一個激靈抖擻起來。按照現(xiàn)有的理論推測，快速射電暴可能來自于磁星活動，而磁星活動伴隨著X射線及伽馬射線的高能量電磁輻射爆發(fā)。

林琳立即聯(lián)系了天眼FAST重大優(yōu)先項目協(xié)調人，申請緊急用天眼“監(jiān)視”那顆星。3個小時后，天眼盯著那顆磁星看了1個小時。同一時間內，美國的費米衛(wèi)星也觀測到了來自這顆磁星的29個伽馬射線暴。按理論模型，這意味著有29個快速射電暴。

拿到天眼數(shù)據(jù)的那個早上，張春風“焊”在電腦前，他要從海量數(shù)據(jù)中挖出“閃爍”?！半y度相當于在15千米長的路上找到一只身長只有5毫米的黑螞蟻。而這條路上布滿了千萬只各種各樣的螞蟻干擾你?！?/p>

第一次處理完數(shù)據(jù)，已經(jīng)是幾個小時后。張春風沒敢緩氣，反而更緊張，他沒有找到任何快速射電暴的痕跡。而有消息稱，在另外一個時間，加拿大CHIME望遠鏡和美國的STARE2望遠鏡都探測到了來自那顆磁星的一個快速射電暴。張春風的心一直懸在空中。

經(jīng)過反復檢查，張春風還是沒找到那只“螞蟻”。沒多久，王培團隊的獨立分析也做出了同樣的判斷。張春風的心從緊張立馬變成興奮，“就像過山車一樣”。

這是一個新發(fā)現(xiàn)！這次磁星爆發(fā)活動只產(chǎn)生了一個快速射電暴。

“不會錯的！”張春風的自信來自于天眼。中國天眼的靈敏度是目前單口徑望遠鏡中最高的，能發(fā)現(xiàn)別的望遠鏡所看不到的微弱東西。

從2020年4月28日觀測到5月8日投稿，他們只花了10天。團隊成員分屬不同單位，甚至林琳、張春風和王培等人此前壓根沒見過面。

“這次是集團沖鋒的勝利，天文學靠單干出成績的時代已經(jīng)過去了?！蓖跖嘟忉專^去受限于設備和歷史條件，每個人都在自己的一畝三分地里單干，現(xiàn)在的技術發(fā)展趨勢要求對天體進行多個層面的研究，而這絕不是一個人能做到的。這篇文章的合作者既有來自中國科學院上海天文臺、南京大學、中國科學院紫金山天文臺等10多家國內科研機構，也有來自國外的科研機構。

2020年11月4日，《自然》同時刊發(fā)了包括這篇文章在內的三篇研究論文。三篇文章合力說明了“閃爍”的背后可以是磁星。王琳說：“前兩篇國外文章在‘閃爍’和磁星之間搭了‘一座橋’，而我們借助于天眼的研究進一步說明了這座橋的一些特征?！?/p>

科研的“癮”與“追光人”的浪漫

此次研究論文入選《自然》和《科學》年度十大科學發(fā)現(xiàn)，對他們來說，是對好奇心的最好獎勵。

林琳對天文最初的好奇來自一本名為《千億個太陽》的書。高中讀的這本書的具體內容，她早已忘了，只記得自己被神秘宇宙的“引力”捕獲，陷了進去。

而張春風迷上星空，是因為《十萬個為什么》里一張圖片——藍色海王星上有一個顯眼的黑斑。為什么是藍色的？黑斑是什么？好奇的種子在那一刻被埋下。

王培屬于半路出家。他原本從事核物理理論研究，他覺得自己所在的領域受制于地面實驗條件，已經(jīng)停滯逾10年。但很多天體卻是現(xiàn)成的實驗室，能實現(xiàn)地面所不具備的極端條件。通過天文觀測，有可能解決物理學的基本問題。于是2014年，王培博士畢業(yè)進了中國科學院國家天文臺。

“其實科研不全是外人想象的無聊、枯燥和虛無。”張春風曾把“星星的指紋”光譜圖案放進玻璃里，也把“星星的聲音”磁場脈沖轉化為電音送人。有人說他不解風情，他得意地說：“光譜多美，脈沖多好聽！這是來自宇宙的禮物，不浪漫嗎？”

上學的時候，王培就佩服那些滿頭白發(fā)還不退休的科學家，幾十年如一日沉浸在科研的世界里，卻充滿活力與激情。游戲娛樂這些“輕松模式”大家都愛，為什么這些白發(fā)科學家選“艱難模式”？入行越久，他越能嚼出沉浸其中的味道，以及它所帶來的滿足感。在王培看來，仰望星空，慢慢變老，也是一件很浪漫的事。

可以“直線超車”的時代

一次向學生介紹這次科研時，林琳說團隊是“站在巨人的肩膀上”?！熬奕恕本褪翘煅跢AST。

上了年紀的天文學家很羨慕林琳這一代年輕人。北京師范大學天文系主任仲佳勇記得，幾十年前想做研究，國內沒設備，只能去國外申請，有時還得花錢。如今的年輕天文學家趕上了可以“直線超車”的時代。

“綜合國力穩(wěn)步上升，國家對基礎科研投入越來越大，年輕人的后顧之憂越來越少，加上有這么好的設備?，F(xiàn)在可能不是彎道超車，而是‘直線超車’的時代。”王培覺得自己這一代天文學家很幸運，“過去一些天文學科研領域被別人牽著鼻子走，現(xiàn)在至少在快速射電暴的研究上，咱們走在了最前沿?！?/p>

去年疫情期間，F(xiàn)AST團隊克服影響，依然滿負荷工作。張春風說：“這也是對我們青年科研人員的督促。前沿科學競爭非常激烈，哪能有歇腳偷懶的想法。天上的星星可不歇?！?/p>

令人開心的是，林琳發(fā)現(xiàn)身邊的人對天文學這種“無用之用”研究的興趣越來越大，“這個研究有什么用”這樣的問題越來越少。10年前，有親戚請她預測明天的天氣，讓她哭笑不得。而如今，不少朋友打電話請她推薦天文望遠鏡。

此次論文入選《自然》和《科學》年度十大發(fā)現(xiàn)，林琳等人的生活沒有激起太多的波瀾。唯一讓林琳觸動的是，有一天孩子在電視上見到自己工作的畫面時，一下子就認出來了，要求反復看。

“被孩子崇拜是我‘追光’的又一個動力。”林琳說，也許當時好奇心的種子也在他心里埋下了。