人类检测到外星信号?我们离这个判断还早着呢

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人类检测到外星信号?我们离这个判断还早着呢
麻省理工科技评论 2019-01-13

2019-01-13

一支加拿大科学团队发现了史上第二次重复快速射电暴(FRB)
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一支加拿大科学团队发现了史上第二次重复快速射电暴(FRB)

这两天,随着一个新的天文发现被国内某些媒体报道,“外星人”要来了的消息席卷了部分人的朋友圈。

具体的发现是这样的:一支加拿大科学团队发现了史上第二次重复快速射电暴(FRB),研究成果以两篇论文的形式 9 日在线发表在《自然》杂志上,介绍了包括这次 FRB 在内的 13 个最新探测到的射电暴。而在此之前,人类仅发现过一个 FRB,这一新源头的出现,将极大促进天文学家对这种神秘河外射电束的理解。

没想到的是,这个全篇论文都没有提到“外星人”的发现,经过国内部分媒体传播之后,居然还“不排除是外星智慧的迹象……”。

      

图丨CHIME望远镜(来源:CHIME)

我们先来了解一下什么是 FRB。

FRB 是一种来自银河系之外的遥远无线电波短脉冲,由于是无线电,一直都有人想当然地就认为它的出现与外星智慧文明有关,进而故意夸大甚至混淆它最有可能的产生机制。这一次该发现在国内的传播也属于这种情况。而 DT 君了解到,目前科学界对其了解仍然非常有限,只知道它是从非常强大的磁场中发射出来的,但来源是什么根本仍毫无头绪,这也是为什么科学界鲜有发现 FRB 就判断它与外星智慧有关的最主要原因。

但作为一种天体物理现象,FRB 还是很常见的,科学家每年基本都能观测到若干次,第一次被观测到则是在 2007 年的时候。科学家研究 FRB 的主要目的,也是加深人类对宇宙的认识。

这一次的发现则是在新探测器试运行期间发现的,其最重要的价值,一方面是证明了新探测器的效果还是比较优异,有望在未来 FRB 数据采集工作中发挥重大作用,另一方面也预示着,可能存在更多的 FRB。至于 FRB 与外星智慧究竟有没有关系,不好意思,现在下这个结论真的太早了(就好像半夜听到奇怪的声音,说“不排除世界上有鬼的可能”)。

所以,这次 FRB 探测的主角,与其说是外星智慧,倒不如说是这个新探测器,即射电望远镜“加拿大氢强度测绘实验”(CHIME)。

这一系外信号的发现是 CHIME 的首批成果之一。该项目于 2017 年底启动,由来自英属哥伦比亚大学 (University of British Columbia)、麦吉尔大学 (McGill University)、多伦多大学 (University of Toronto)、圆周理论物理研究所 (Perimeter Institute for theory Physics) 和加拿大国家研究委员会 (National Research Council of Canada) 的科学家合作进行。

它由 4 个 100 米长的 U 形金属网筒组成,形状类似于滑雪板的半管,总面积和 5 个冰球场相当。通过处理上千个天线记录的无线电信号,CHIME 可以重建头顶天空的图像。它的信号处理系统是世界上最大的望远镜,能同时搜索天空中的大片区域。

特别的是,2018 年夏天,该望远镜在短短三周内就探测到了 13 个新的快速射电暴脉冲,其中有一个 FRB。而当时它还处于预调试阶段,运行速度仅为其全部容量的很小一部分。后来的几周内,这个位于英属哥伦比亚省山谷里的望远镜,又探测到了来自该 FRB 发出的其他脉冲。

如文章开头所提,迄今为止,人类一共探测到了 60 个快速射电暴,而由单一信源发出的 FRB 仅有一次记录——那还是在 2015 年,由波多黎各的 Arecibo 射电望远镜发现。

“目前为止只有一个已知的 FRB,现在我们知道了另一个的存在,这可能意味着还有更多。更多的 FRB,意味着更多的资源可供研究,我们或许能够解开这些宇宙之谜——它们从哪里来,又是什么导致了它们。”CHIME 团队成员、来自英属哥伦比亚大学的天体物理学家 Ingrid Stairs 说。

在 CHIME 开始收集数据之前,有科学家认为它设计涵盖的无线电波长频率太低,不足以探测到快速射电暴。已知的快速射电暴,大多数频率都接近 1400 赫兹,远高于 CHIME 400 到 800 赫兹的探测范围。

然而,团队发表于 1 月 9 日《自然》的两篇研究表明(于同日在西雅图举行的美国天文学会的会议上进行了展示),这些怀疑都是多余的,因为他们探测到的 13 个快速射电暴,大多数都远低于 CHIME 所设定的频率上限。其中一些的频带底部信号非常亮,这表明其他潜在快速射电暴的频率可能比 400 赫兹还要低。

被检测到的 13 个快速射电暴中,大多数都有“散射”的迹象,这揭示了无线电波源的周围环境。根据观测到的散射量,研究人员得出结论,认为快速射电暴的来源是强大的天体,并更有可能位于特殊位置。

“它可能位于类似超新星残骸的密集星丛,”小组成员 Cherry Ng 说,他是多伦多大学的天文学家,“或者在某星系的中心黑洞附近。它必须在一个特别的地方,这样才会呈现我们所观测到的散射。”

自从快速射电暴被首次发现以来,科学家们一直在试图用已观测到的特质拼凑出一个模型,以解释这些神秘脉冲的来源,并猜测它们所发生的环境。本次 CHIME 探测到的低频率快速射电暴,还意味着之前的一些理论可能需要重新思考。

“无论这些无线电波源自哪里,看看它能产生多大范围的频率都是很有趣的。有一些模型的来源,从本质上就无法产生低于某一特定频率的任何东西,”麦吉尔大学的 Arun Naidu 说。

“(我们现在知道) 这些源可以产生低频无线电波,这些低频电波可以逃离它们的环境,当它们到达地球时,不会因为太分散而无法被探测到。这能告诉我们一些关于快速射电暴所处的环境和来源的信息。我们还没有解决这个问题,但至少谜题中又多了些线索。”来自加拿大国家研究委员会(National Research Council of Canada)的小组成员 Tom Landecker 表示。

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