文/星空

今天朋友转过来一个消息“中国天眼发现地外文明可疑信号”，让我点评一下。

根据我的经验看，发现地外文明信号的概率还是比较低的，更可能是未知的天体物理过程发出的信号，也可能是人类活动导致的某些干扰信号。

天眼（FAST）的研究模式最大的困难是数据分析，想要从庞杂的海量信息中提取出有用的信息是非常复杂的。我之前和师弟探讨过这种问题，他目前在做FAST相关课题的研究。据他说， FAST每天可产生100TB数据量，算力是目前最大的瓶颈，鉴于信号的复杂性，发现一些目前无法解释的信号是非常正常的事情。



一、历史上曾经出现过多起著名的外星人疑似信号

1、1964年11月28日，著名的女天体物理学家 Jocelyn Bell Burnell 在一次例行的观测中发现了一个周期为1.33秒的非常规则的稳定脉冲信号，这种信号当时误以为是智慧生命发出的信号，还被称为“小绿人”信号，英语简称LGM。后来，随着观测的跟进，越来越多的周期性脉冲信号在天空出现，于是人们意识到，总不能到处是外星人发送信号吧？



图：观测记录

经过严肃研究，科学家发现这种周期性信号起源于脉冲星，脉冲星是中子星的一种，脉冲星像灯塔一样，当无线电波扫过地球一次，咱们就能接收到一次信号。由于脉冲星质量很大，旋转周期非常稳定。

2、1977年8月15日，位于美国俄亥俄州的”大耳朵“射电望远镜接收到一个非常强烈的窄带信号，信号持续了72秒钟，来自射手座方向。天文学家 Jerry R. Ehman 欣喜若狂，他在计算机打印出的信号纸上标注上了'WOW"，这就是后来闻名遐迩的”WOW“信号。



图：观测记录

后来，天文学家利用更强大的射电望远镜，例如甚大阵望远镜、以及绿岸射电望远镜，都没有复现WOW信号，这让WOW信号的起源成为一个谜团。到目前为止，还没有一个统一的解释。

3、2007年，位于澳大利亚的帕克斯射电望远镜探测到一次瞬间的无线电信号脉冲，很快就消失了，这种现象被称为“快速射电暴”（FRBs），目前主流的观点认为这种现象起源于强磁星（强磁场中子星）。截至2021年，天文学家已经探测到超过500次快速射电暴现象。

快速射电暴发现的故事还有一个非常有趣的插曲：1998年，澳大利亚天文台的科学家突然发现一个2.5赫兹的反常信号，且在7分钟内，每隔22秒发射一次。一共出现了16次！但除了澳大利亚的望远镜，其他国家的望远镜都没有发现过类似的信号。此后的一些年中，澳大利亚的天文学家持续观测到过这种现象，但对这种信号的起源没法解释，曾经一度认为是外星人发出的信号。直到2015年，才发现这个干扰信号源于天文台的微波炉，当微波炉开关门的时候会泄漏出微波。

二、除了寻找“外星人”信号这种副业外，“天眼”望远镜取得了哪些重要成果？

500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），简称FAST，俗称“天眼”。位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇“大窝凼”的喀斯特洼坑中，工程为国家重大科技基础设施。



目前，FAST是世界上最大的单口径射电望远镜。此前，世界第一的宝座一直由美国的口径305米的阿雷西博望远镜占据。不幸的是，阿雷西博望远镜年久失修，FAST的主动反射面是由8895根钢索和4450个反射单元组成的球冠形结构，接收面积相当于30个标准足球场。

FAST能够根据观测的需要，通过钢索的牵引，形成瞬时的300米抛物面，指向被观测的射电源，这项技术是中国的首创。预计在未来10-20年，FAST将一直保持世界领先水平。

1、获得迄今最大快速射电暴爆发事件样本

截至目前，FAST多科学目标巡天已经发现至少6例新的快速射电暴，正在为揭示这一宇宙中神秘现象的机制、推进这一天文学全新的领域做出独特的贡献。

2、 持续发现毫秒脉冲星

截至目前该项目新发现279颗脉冲星，其中65个为毫秒脉冲星，在双星系统中的有22颗。

3、中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展

国家天文台的科学家采用原创的中性氢窄线自吸收方法，利用FAST首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。研究发现，星际介质从冷中性气体到原恒星核具有连贯性的磁场结构，异于标准模型预测，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。

三、天眼望远镜还可用于探测低频引力波

2016年2月，LIGO首次宣布探测到10亿光年之外的引力波信号，这是由两颗黑洞并合产生的。从此，人类打开了一扇观测宇宙的新窗口。



图：脉冲星计时阵（艺术图）

引力波和电磁波类似，根据波长或频率也可细分为不同的观测窗口，LIGO探测到的是高频引力波，但对超大质量双黑洞发出的低频引力波无能为力，这时FAST也能派上用场。当低频引力波通过宇宙空间时，会引起空间的扭曲变形，分布在宇宙中的脉冲星信号到达地球的时间就会受到周期性的影响。FAST可以通过对很多脉冲星信号进行测量，来间接探测引力波，这在专业术语上叫“脉冲星计时阵“（PTA）。我们相信，随着FAST功能的逐渐迭代和升级，探测到低频引力波指日可待。