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人類檢測到外星信號?我們離這個判斷還早著呢

這兩天,隨著一個新的天文發現被國內某些媒體報導,“外星人”要來了的消息席卷了部分人的朋友圈。

具體的發現是這樣的:一支加拿大科學團隊發現了史上第二次重複快速射電暴(FRB),研究成果以兩篇論文的形式 9 日在線發表在《自然》雜誌上,介紹了包括這次 FRB 在內的 13 個最新探測到的射電暴。而在此之前,人類僅發現過一個 FRB,這一新源頭的出現,將極大促進天文學家對這種神秘河外射電束的理解。

沒想到的是,這個全篇論文都沒有提到“外星人”的發現,經過國內部分媒體傳播之後,居然還“不排除是外星智慧的跡象……”。

圖丨CHIME望遠鏡(來源:CHIME)

我們先來了解一下什麽是 FRB。

FRB 是一種來自銀河系之外的遙遠無線電波短脈衝,由於是無線電,一直都有人想當然地就認為它的出現與外星智慧文明有關,進而故意誇大甚至混淆它最有可能的產生機制。這一次該發現在國內的傳播也屬於這種情況。而 DT 君了解到,目前科學界對其了解仍然非常有限,只知道它是從非常強大的磁場中發射出來的,但來源是什麽根本仍毫無頭緒,這也是為什麽科學界鮮有發現 FRB 就判斷它與外星智慧有關的最主要原因。

但作為一種天體物理現象,FRB 還是很常見的,科學家每年基本都能觀測到若乾次,第一次被觀測到則是在 2007 年的時候。科學家研究 FRB 的主要目的,也是加深人類對宇宙的認識。

這一次的發現則是在新探測器試運行期間發現的,其最重要的價值,一方面是證明了新探測器的效果還是比較優異,有望在未來 FRB 數據采集工作中發揮重大作用,另一方面也預示著,可能存在更多的 FRB。至於 FRB 與外星智慧究竟有沒有關係,不好意思,現在下這個結論真的太早了(就好像半夜聽到奇怪的聲音,說“不排除世界上有鬼的可能”)。

所以,這次 FRB 探測的主角,與其說是外星智慧,倒不如說是這個新探測器,即射電望遠鏡“加拿大氫強度測繪實驗”(CHIME)。

這一系外信號的發現是 CHIME 的首批成果之一。該項目於 2017 年底啟動,由來自英屬哥倫比亞大學 (University of British Columbia)、麥吉爾大學 (McGill University)、多倫多大學 (University of Toronto)、圓周理論物理研究所 (Perimeter Institute for theory Physics) 和加拿大國家研究委員會 (National Research Council of Canada) 的科學家合作進行。

它由 4 個 100 米長的 U 形金屬網筒組成,形狀類似於滑雪板的半管,總面積和 5 個冰球場相當。通過處理上千個天線記錄的無線電信號,CHIME 可以重建頭頂天空的影像。它的信號處理系統是世界上最大的望遠鏡,能同時搜索天空中的大片區域。

特別的是,2018 年夏天,該望遠鏡在短短三周內就探測到了 13 個新的快速射電暴脈衝,其中有一個 FRB。而當時它還處於預調試階段,運行速度僅為其全部容量的很小一部分。後來的幾周內,這個位於英屬哥倫比亞省山谷裡的望遠鏡,又探測到了來自該 FRB 發出的其他脈衝。

如文章開頭所提,迄今為止,人類一共探測到了 60 個快速射電暴,而由單一信源發出的 FRB 僅有一次記錄——那還是在 2015 年,由波多黎各的 Arecibo 射電望遠鏡發現。

“目前為止只有一個已知的 FRB,現在我們知道了另一個的存在,這可能意味著還有更多。更多的 FRB,意味著更多的資源可供研究,我們或許能夠解開這些宇宙之謎——它們從哪裡來,又是什麽導致了它們。”CHIME 團隊成員、來自英屬哥倫比亞大學的天體物理學家 Ingrid Stairs 說。

在 CHIME 開始收集數據之前,有科學家認為它設計涵蓋的無線電波長頻率太低,不足以探測到快速射電暴。已知的快速射電暴,大多數頻率都接近 1400 赫茲,遠高於 CHIME 400 到 800 赫茲的探測範圍。

然而,團隊發表於 1 月 9 日《自然》的兩篇研究表明(於同日在西雅圖舉行的美國天文學會的會議上進行了展示),這些懷疑都是多餘的,因為他們探測到的 13 個快速射電暴,大多數都遠低於 CHIME 所設定的頻率上限。其中一些的頻帶底部信號非常亮,這表明其他潛在快速射電暴的頻率可能比 400 赫茲還要低。

被檢測到的 13 個快速射電暴中,大多數都有“散射”的跡象,這揭示了無線電波源的周圍環境。根據觀測到的散射量,研究人員得出結論,認為快速射電暴的來源是強大的天體,並更有可能位於特殊位置。

“它可能位於類似超新星殘骸的密集星叢,”小組成員 Cherry Ng 說,他是多倫多大學的天文學家,“或者在某星系的中心黑洞附近。它必須在一個特別的地方,這樣才會呈現我們所觀測到的散射。”

自從快速射電暴被首次發現以來,科學家們一直在試圖用已觀測到的特質拚湊出一個模型,以解釋這些神秘脈衝的來源,並猜測它們所發生的環境。本次 CHIME 探測到的低頻率快速射電暴,還意味著之前的一些理論可能需要重新思考。

“無論這些無線電波源自哪裡,看看它能產生多大範圍的頻率都是很有趣的。有一些模型的來源,從本質上就無法產生低於某一特定頻率的任何東西,”麥吉爾大學的 Arun Naidu 說。

“(我們現在知道) 這些源可以產生低頻無線電波,這些低頻電波可以逃離它們的環境,當它們到達地球時,不會因為太分散而無法被探測到。這能告訴我們一些關於快速射電暴所處的環境和來源的資訊。我們還沒有解決這個問題,但至少謎題中又多了些線索。”來自加拿大國家研究委員會(National Research Council of Canada)的小組成員 Tom Landecker 表示。

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