爱读书 探索 中国天眼开启爆发模式!中美联手查不明外星信号,天眼一锤定音

中国天眼开启爆发模式!中美联手查不明外星信号,天眼一锤定音

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来自智慧外星文明的问候?

喜欢天文宇宙心怀浩瀚星空的人,一定清楚一种叫做快速射电暴(FRB)的不明天文现象。

这种诡异的无线电信号来自银河系外,是一种呈瞬态电波脉冲,仅维持数毫秒的高能天体物理现象。

从2007年第一次观测到以来,快速射电暴一直被认为是宇宙中最神秘的天文学现象之一。

快速射电暴之所以神秘,是因为科学家们一直对它无解,无法确定它的真正来源;而让它最终在公众中变得神秘且广为人知的,是有人推测它可能是来自外星智慧文明的问候。

不管是国内国外,在很多关于快速射电暴的报道中,无一例外,你都会看到类似这样的字眼:有一种观点认为,快速射电暴有可能是来自外星智慧文明的信号。

那么,快速射电暴究竟是什么,是不是外星人发来的热情洋溢的问候呢?

最近在《自然》杂志上发表的一系列基于中国天眼观测数据的研究,可能已经一锤定音,给出了明确的答案。

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两种可能的解释

快速射电暴是一种瞬间发生的无线电爆发,持续仅几毫秒,释放的能量却极其巨大,科学家们估计持续3毫秒的快速射电暴,其释放的能量相当于太阳3天释放的能量总和。

然而由于快速射电暴离我们极为遥远,科学家们在地球上只能检测到极其微弱的信号,比我们把一个手机放到月球上,然后在地球上检测它的信号还有低1000倍。

所以像中国天眼这样盘面巨大的射电望远镜,就是检测这类信号的最好设备,尤其是美国阿雷西博305米口径射电望远镜崩塌后,天眼已成为世界上唯一超大型的单碟射电望远镜设备了。

经过多年观测后,科学家们已提出了数十个理论模型来解释快速射电暴的机制,目前逐渐集中到两个主要的观点。

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一个观点认为快速射电暴可能类似于伽马射线暴,是宇宙中某种暴力现象比如超新星爆发、中子星合并、黑洞吞吃大量物质等现象中,喷发出来的高能粒子发射出来的辐射;一个观点认为,快速射电暴可能是脉冲星(旋转中子星)发出的明亮无线电脉冲。

中国天眼一锤定音

来自中国和美国内华达大学的科学家团队,利用中国天眼对银河系内一颗慈星SRG1935+2154,以及唯一重复爆发的快速射电暴FRB180301进行了持续观测,并与世界上其它设备的观测结果对比,希望揭开快速射电暴的来源及爆发机制。

终于在对FRB180301的多次观测中,科学家们发现了意外的惊喜,在探测到的11个爆发信号中,有7个很好地解析出了偏振,并且其偏振角不断变化,显示出变化的多样性。

这意味着什么呢?

科学家们认为,中国天眼已一锤定音,结束了快速射电暴的来源之争:宇宙中的快速射电暴可能起源于致密星体磁层中的物理过程,而不是类似伽马射线暴的高能辐射。

简单解释就是,宇宙中至少有部分快速射电暴可能来自磁场超强的中子星——磁星,甚至所有的快速射电暴都可能来自磁星。

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磁力惊人的磁星

那么,什么是磁星呢?

当一颗大质量的恒星到达生命的终点,开始超新星爆发时,如果它本身就在高速旋转,并拥有强大的磁场,就可能坍缩成一颗磁星。

科学家们估计,每10次超新星爆发中,就可能会形成一颗磁星,而不是一般的中子星或脉冲星。

磁星的形成是因为其本身高速自转,再加上爆发中抛出了大量物质,让自己旋转得更快,从而在中子星诞生后约10秒左右,像发电机效应一样将炽热内核物质对流产生的电流传遍整个星体,把自转动能转化成磁场形成了磁星。

而如果旋转过慢的话,则电流无法传遍整个星体,只能在局部流动而无法成为磁星。

磁星的磁场极强,高达10亿特斯拉到1000亿特斯拉,而人类制造的强磁铁——铷磁铁的磁场不过1特斯拉。

一颗典型的磁星直径约20公里,和一座城市差不多大,磁场强度却高达100亿特斯拉,如果出现在地球和月亮中间,地球上所有的银行卡就会消磁用不了了;

如果出现在地球上方1000公里处,人体水分的抗磁性就会把细胞撕的粉碎——当然,人体可能坚持不到那个时候,因为在这个距离上,磁星比太阳还大的质量产生的潮汐力,早就把人体撕成两段了。

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这些都是题外话了,最后还剩一个问题就是,快速射电暴会不会仍有可能来自外星智慧文明呢?

我的理解是,以前有科学家那样说,不过是为了激起公众对天文科学的兴趣,估计没有什么科学家会正儿八经相信快速射电暴来自外星人。

而基于天眼的这些发现,快速射电暴来自智慧外星文明的可能性就更小了——我的理解是无限趋近于零。

然而天眼超强的灵敏度,确有可能检测到来自外星文明的信号,如果这个信号正好出现在天眼范围内的话。中国已决定从下月起向全球开放天眼的探测时间,相信搜寻地外文明也将成为中国天眼的重要任务,尤其是在天眼已成为超大口径射电望远镜“独苗苗”的情况下。

天眼已开启了爆发模式,未来文明将看到更多重量级的成果。

参考:

Nature:The physical mechanisms of fast radio bursts

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