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科学家破解部分神秘无线电波来源,那不是外星人的敲门声

2021-5-20 15:21| 发布者: 每日快报| 查看: 66

  中青报·中青网记者 邱晨辉

  偌大宇宙之中究竟有没有地外文明?某个漆黑处会不会藏着大脑袋大眼睛小下巴的外星人?这几乎是每个现代人的脑海里都曾闪过的疑问,这不只是科学幻想,也是严肃科学致力破解的课题。

  10多年前,天文学家发现一种来自银河系外的神秘无线电波,这种电波“神龙见首不见尾”,闪现时间只有几毫秒,却能爆发出太阳在一整天释放的能量,其光亮程度令宇宙诸多天体黯然失色。天文学家将这种来源不明的射电天文现象,称为快速射电暴。

  

这是不是外星人向地球发射的信号?有人提出判断依据:毫秒射电脉冲,到达地球的时间和方向比较随机,某些方向有重复信号,个别方向有周期,加之未发现对应天体,或许就是外星文明的一种通讯手段。

  相关观点一经问世,再次引发人们对于外星文明的热烈讨论:“快速射电暴来自外星文明”,“快速射电暴是外星人的召唤”,“快速射电暴是外星人的敲门声”,等等。诸如此类的说法纷至沓来。在国内某搜索引擎,搜索快速射电暴和外星人关键词,能得到超过56万条信息。

  参与讨论的人群之中,有一类人只认证据,发表意见时十分谨慎。他们就是走在人类探索未知最前沿的科学家。前不久,中国科学院高能物理研究所“慧眼”卫星研究团队领衔的国际合作团队,就得到一个最新的观测证据,直指快速射电暴的来源。但结果,可能让一些人失望了:那不是外星人的敲门声。

  外星人老家?

  2007年,人类第一次发现快速射电暴,至今科学家已探测到来自不同天区位置的上百个快速射电暴,而且观测到了来自同一方向的重复暴发。

  “快速射电暴在宇宙中的发生极为频繁,根据估算每天至少有成千上万次到达地球。”中国科学院高能物理研究所研究员、“慧眼”卫星首席科学家张双南告诉记者,在此次最新发现之前,具有精确定位的快速射电暴都来自银河系之外的遥远宇宙,这种神秘暴发现象的起源和产生原因,成为当今天文学最大的谜题之一。

  科学家提出50多个快速射电暴起源的猜想,其中包括两颗致密星并合、致密星塌缩、磁星的爆发、中子星与小行星碰撞,等等;也有科学家将其与外星文明相关联,猜测是外星人发出的信号,而这,给快速射电暴的科学探索增添了一丝浪漫色彩。

  随着快速射电暴的研究资料越来越丰富,关于其起源之谜的争论也越发激烈,秉持不同猜想的各大派系争论不休。

  当然,这不是简单的“唇枪舌战”,科学家也并非“只动口不动手”,他们使尽浑身解数,让自己离快速射电暴的距离近些近些再近些。拉近的工具自然就是各式各样的望远镜,比如可见光望远镜——哈勃望远镜,也有其他的X射线望远镜、伽马射线望远镜,等等。

  在张双南看来,要弄清快速射电暴产生的原因,关键有两点:第一是要找到其对应的天体,第二是看到快速射电暴在其它波段的辐射,限制其物理机制。

  “说白了,就是看看快速射电暴发生的时候,有没有其他信号产生,但多年过去,顺着来源的方向,用望远镜‘使劲看’有没有一个天体,却什么都没有找到。”张双南说。

  其神秘色彩由此变得更加浓重,快速射电暴的源头就是外星人老家的说法,也再次引发猜测。

  2020年4月28日,英国格林威治时间下午2时34分,加拿大CHIME实验和美国STARE2实验同时观测到一个亮度极高的快速射电暴——FRB 200428。有意思的是,这个快速射电暴暴发的方向,与银河系内的一颗磁星方向大概一致。

  那么,这颗磁星会不会就是疑似外星人老家的快速射电暴源头?

  盯住那颗星!

  所谓磁星,就是表面磁场强度为地球的百万亿倍以上的中子星,在活跃期间,会出现剧烈的X射线暴发;有的理论家认为它们也可以产生快速射电暴,但一直未得到观测数据支持。

  如今这颗备受关注的磁星,编号为SGR J1935+2154。“根据时间延迟推算,这一次的快速射电暴源头的距离为大约3万光年,也跟SGR J1935+2154大致相符,因此,这个快速射电暴很可能起源于银河系内的这颗磁星,但也只能说是‘很可能’,还需要更多的观测证据加以确认。”张双南说。

  2020年4月中旬,磁星SGR J1935+2154进入了一个新的活跃期,开始出现频繁的X射线暴发。

  北京师范大学天文系讲师林琳认为这是一次机会,“两分钟就发生了几百次暴发,非常剧烈,是一个绝佳的观测窗口。”

  4月28日一早,林琳便向曾经的导师张双南建议:让“慧眼”盯住那颗星。

  “慧眼”是我国第一个空间天文卫星,2017年发射升空以来,已在轨稳定运行超过3年半,并在黑洞、中子星等研究方面取得一系列重要成果。

  这样一个国之重器,有自己原本的观测计划。几经考虑,张双南果断决定让“慧眼”中断既定计划,调整观测对象。

  4月28日上午11时左右,调整观测的指令,通过中科院空间科学先导项目空间科学地面运控系统注入卫星:瞄准磁星SGR J1935+2154——观测!

  “事实证明,观测计划的调整有多明智。”张双南如今回想起来不禁感慨,幸亏这个及时调整,让中国科研团队没有与如此重要的一项发现失之交臂。

  林琳说,当天晚上10时34分,“慧眼”卫星就探测到该磁星产生的与快速射电暴FRB 200428同时发生的明亮X射线暴发。这说明快速射电暴不仅在射电阶段有暴发,在X射线阶段也有非常显著的暴发活动。这是第一次在其他的电磁波段看到快速射电暴的辐射。

  具体来看,在快速射电暴FRB 200428之前的8.6秒,“慧眼”卫星探测到了来自这颗磁星方向的一个极亮的X射线暴发,这与4月28日那次快速射电暴起源于同一次暴发,并且同时被欧洲的INTEGRAL卫星、俄罗斯的KONUS-WIND探测器和意大利的AGILE卫星监测到。

  “这个时间差别,正好与恒星际物质对射电信号的延迟相当,说明X射线暴和快速射电暴起源于同一次爆发。”林琳说。

  更让她惊喜的是,“慧眼”卫星对X射线暴进行了高精度定位,从而证明了该X射线暴和快速射电暴都来自这颗磁星。

  “这是在天空中同一个方向上,同一个时刻接收到的信号,偶然发生的可能性几乎是不存在的。”张双南说,研究团队最终证明了快速射电暴和X射线都来自于这个中子星。

  这是人类第一次确认快速射电暴的起源天体,也是首个起源于银河系内的快速射电暴。张双南说,对于理解快速射电暴的物理本质,这是一个重要的里程碑。

  快速射电暴来自磁星这一发现,还获得全球两大顶级学术期刊共同点赞:被英国《自然》杂志评为2020年十大科学发现之一,被美国《科学》杂志列入2020年十大科学突破。

  浪漫猜想或破灭!

  关于外星文明的追问并未到此停止。既然快速射电暴来自磁星,那么如何证明磁星不是外星人的老家呢?

  中国科学院高能物理研究所研究员、“慧眼”卫星地面应用系统副总师宋黎明给出解释:磁星是具有强磁场的中子星,半径只有大约10公里,质量却相当于3个太阳,其磁场和引力极强,表面没有大气,因此不具备生物生存条件,很难存在生命体。

  他告诉记者,这次发现体现出“慧眼”卫星作为空间天文台的强大科学能力。一个有趣的细节是,“慧眼”卫星定位精度远远高于探测到同一快速射电暴的另外两个射电望远镜,张双南团队提交论文时,论文审稿人表示“不相信如此高精度的数据”,该团队因此不得不写下长篇解释,才打消了审稿人的疑虑。

  宋黎明还透露,有“慧眼”增强版之誉的eXTP,正在研制的路上,这是中国领导的大型国际合作空间X射线天文卫星项目,在中子星、黑洞等天体的研究方面,其综合性能相比于国际同类卫星有一个数量级以上的提升,有望把我国的空间高能天文研究进一步带入国际领先水平。

  “银河系外的快速射电暴因为距离更远,其高能对应体将非常微弱,eXTP将是未来探测它们的理想设备,有望带来更大的发现。”宋黎明说。

  那么,就现有的研究来看,是否能彻底排除快速射电暴与外星文明的关联?

  在张双南看来,快速射电暴FRB 200428的起源肯定不是来自外星人,至于其他快速射电暴会不会来自外星人,目前不能完全排除,但可能性变得比较小——因为其他快速射电暴特征和FRB 200428是一致的。

  他告诉记者,从科学严谨角度看,是不能完全排除宇宙空间任何存在的可能性,但此次部分破解快速射电暴起源之谜,将大幅降低寻找外星生命与快速射电暴的关联,以及科学界探讨两者关系的概率与必要;由外星人引出的浪漫猜想也可能会破灭。

  “毕竟,科学发现讲的是证据。”张双南说。


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