外星人来了?欧洲航天局高级顾问Mark McCaughrean回应

来源: 腾讯WE大会
2019-01-14 11:31
宇宙深处的神秘信号究竟意味着什么?

本文来源:腾讯WE大会 (ID:WEsummit),作者:小WE姐

这两天,很多人都被这则消息刷了屏:

 

「加拿大的射电望远镜最新探测到13个快速射电暴(FRB),其中一个信号来自15亿光年外,在两个月内重复了6次,很不寻常。目前其来源未知,不排除是外星智慧的迹象……」

 

最后这句话让不少网友联想到《三体》,并开始热烈地讨论起要不要回应这个信号的问题。

 

不过科幻归科幻,从科学角度来看,这个宇宙深处的神秘信号究竟意味着什么?小WE姐带着大家的疑惑,特地采访了去年腾讯WE大会的嘉宾、欧洲航天局(ESA)科学与探索高级顾问 Mark McCaughrean。

 

独家专访

WE:您认为这个快速射电暴来自哪里?

 

Mark:快速射电暴(FRB)的起源目前还是一个谜。它们是无线电波的爆发,仅持续几毫秒。

 

根据已有的探测,我们确信发出FRB的天体距离非常遥远,远远超出太阳系,并且在我们的银河系之外——它们一定是在其他星系中。由此可知,它们的能量是非常强的,能在极短的时间内释放出相当于太阳一整年的能量。根据这些情况,我们认为这些天体应该非常小、密集且强大,才能发出如此强烈而短暂的无线电波。

 

但我们还不能确切地知道它们到底是什么。它们可能是高度磁化的中子星、高能超新星、黑洞或中子星的合并,甚至还可能是与量子引力相关的更奇特的物理学现象。我们需要找到更多的FRB并仔细研究,才能进一步揭开这个谜题。

 

WE:这些信号意味着什么?它们是如何传达信息的?

 

Mark:FRB中的“信息(information)”是科学性的。根据信号的强度、短暂的持续时间、来自太空的方向,以及不同的无线电波长,我们可以得到与源头性质相关的线索。但是它们并没有像电视、代码或二进制信号那样的信息——FRB不携带任何“消息(messages)”。

 

WE:它们是外星文明的证据吗?

 

Mark:2007年,科学家们从2001年的旧数据中第一次发现了FRB。此后不久,一些人提出,它们可能与先进的外星飞船或其他技术有关,是出于某种原因(如通讯或推进飞行器)而产生的巨大能量爆发。但除了它们的性质出乎意料,以及我们尚不了解其成因之外,并没有其他特别的证据证明这一点。

 

脉冲星在20世纪60年代首次被发现时也是如此。它们发出了非常规律的、快速重复的无线电信号,人们最初也怀疑这些信号是否来自于外星人“小绿人(little green men)”。但我们现在知道它们来自于快速旋转的中子星,其明亮的射电波束周期性地扫过地球,像灯塔一般。这种现象很奇特,出人意料,但确实是自然现象。

 

大多数天文学家认为FRB也是如此。尽管尚未了解它们的来源,但这并不意味着我们无法找到一个自然解释。它们的数量很多,根据目前探测到的60多个FRB,我们可以计算出宇宙中每天都会产生上万次FRB,因此它们很可能是自然现象。各个不同的散布于宇宙中的外星文明,似乎不太可能会发射完全相同的信号。

 

当然,我们还不能完全排除这个因素,但大多数科学家认为它们并非来自于外星人。

 

WE:它们对我们来说危险吗?

 

Mark:不危险。尽管FRB在其源头上非常强大,但所有已知的FRB都离我们非常遥远。这些在数百万年甚至更长的时间后终于到达地球的微弱能量,需要大型射电望远镜才能探测到。如果FRB发生在靠近地球的地方,那么它可能是危险的,但所有的证据表明这种情况极不可能发生。

 

WE:这次探测到的FRB与之前的FRB有何不同?

 

Mark:加拿大CHIME射电望远镜探测到了13个新的FRB,更重要的是他们发现了一个重复的FRB:一个特殊的天体不止一次地发射短暂而强大的射电波。他们从太空中的同一个方向探测到6次爆发,因此认为它们来自于同一个天体。这只是人们发现的第二个重复的FRB,很可能还会发现更多。

 

这是很重要的,因为重复的FRB使我们有机会定位它们并进行更仔细的观察,了解它们从一个爆发到另一个爆发时的性质变化,从而使我们能够更好地理解它们来自于哪种天体。这个研究领域正在迅速发展。

 

WE:您如何看待这次的新闻事件? 

 

Mark:FRB是一个新发现,可能涉及到我们从未见过的一种新的天体或现象。这令人兴奋,因为我们对宇宙还有这么多不了解的地方。新的发现促使我们去收集更多数据,提出新理论来解释这些数据,并看看这些理论是否能进行一些可验证的预测。

 

有时也会事与愿违。比如说,爱因斯坦在1916年就预测了引力波的存在,但直到2015年,差不多100年后才发现它们。不过,现在我们已经收获了一些进一步的发现,还有更多发现将来自于地面的和未来太空中的引力波探测器。欧洲航天局目前正在推进LISA项目,这是一个建在太空中的巨大的引力波天文台,用于研究超大质量的黑洞。

 

因此,即使FRB不太可能由外星人制造,它们也一样让人非常兴奋,很可能会帮助我们更多地了解神奇的宇宙中一些最极端的环境。

 

 

背景知识

 

1. FRB是什么?

 

快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB)是一种射电信号的突然爆发,持续时间极短,只有几毫秒。它们通常来自于银河系外遥远的宇宙深处,因为其释放的能量巨大,大约是太阳的2500万倍,所以我们能在数十亿光年之外的距离上观察到它们。

 

2. 怎么探测FRB?有何新发现?

 

FRB转瞬即逝,因此探测难度极大。自2007年首次发现FRB之后,一共只记录到60多个此类事件。

 

此次新发现来自于“加拿大氢强度测绘实验” 射电望远镜(CHIME),去年试运行时,在短短两个月内就探测到了13次FRB事件。1月9日,Nature 上发表了两篇关于此次探测的论文

CHIME射电望远镜

 

本次发现的亮点主要在于:

 

❶ 有7次信号的频率在400MHz附近,是迄今为止探测到的最低频率的FRB(以前最低为700MHz)。因为400MHz在地球上广泛用于无线电通信,对天文观测干扰极大,本次发现补充了低频段的天文观测,并且证明FRB的频率可以很低,并不像此前以为的那样位于较高频段。另外,鉴于400MHz是CHIME射电望远镜的观测频率下限,这意味着FRB的频率还有可能会更低,有待其他设备进一步探测发现。

 

❷ 此前仅发现过一次重复出现的FRB信号,而这次再次发现FRB信号可以重复,并且在短短两个月内就重复了6次,证明重复性爆发并不像之前想象的那般罕见。

13个FRB的动画示意图

 

本次重复爆发的快速射电暴编号为FRB 180814.J0422+73,距地球约15亿光年,是人类发现的第二个来自同一源头的、可复现的FRB。

FRB 180814.J0422+73快速射电暴的射频和时间图示

 

第一个可复现的快速射电暴编号为FRB 121102,最早是由当时世界上最大的单面天线——阿雷西博射电望远镜在2012年发现的,并在2015年发现了它的重复信号。该信号距离地球大约30亿光年。

 

 

3. FRB为什么会产生?

 

此前理论界对FRB成因的猜测有很多种,包括快速旋转的中子星、两颗中子星合并、中子星落入黑洞、暗物质击中黑洞、带电旋转黑洞的磁层坍缩、特殊超新星爆炸等等,大多认为是天体爆发现象。但也有个别例外,哈佛大学的Avi Loeb教授曾提出可能是外星人使用超强的脉冲辐射推动光帆穿越星际时,产生的多余辐射照到了地球。不过,这种猜测并不被主流学界所承认。

 

关于第一个发现的可复现的FRB 121102,有研究者认为,它可能来自于一颗极为年轻的、高度磁化的中子星(也被称为磁星)的高速自转,也可能是因为磁星围绕着星系中心一个超大质量的黑洞旋转。

在这次的 Nature 新论文中,作者指出了这两起重复事件在子脉冲频率结构、漂移和光谱变化上的相似之处,表明两者具有类似的辐射机制和传播效应。

 

“此次爆发可能产生于像超新星遗迹那样致密的星团,或者来自于星系中心的黑洞附近。”论文作者之一,来自多伦多大学的天文学家 Cherry Ng 初步分析后推测道。

 

4. 此次发现的意义是什么?

 

关于FRB的来源,之所以争议巨大,主要是由于数据不足。相比单次出现的FRB,可复现的FRB能够让天文学家有机会用不同的设备对同一天体作更全面的观测,并相互印证。本次复现的FRB与FRB 121102有相似的辐射和传播机制,意味着如果以后发现这种机制的信号,很可能也属于可复现的FRB,我们或许可以再次探测到它们,进一步进行研究。

 

另外,“可复现”这一现象本身,也有助于排除一些灾难性成因理论。众所周知,中子星无法多次并合,超新星爆炸也不能重复出现。因此,可复现的FRB可能会成为研究的一个突破口。CHIME望远镜科学组成员 Ingrid Stairs 表示:“随着更多重复信号和研究资源的出现,我们或许能理解这一宇宙谜团,了解它们的来源和成因。

 

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原标题《独家|外星人来了?欧洲航天局高级顾问Mark McCaughrean回应》

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