快速射电暴是外星人发来的信号吗

文/张轩中

张轩中
科普作家,《互联网周刊》与硅谷动力网站的新媒体业务部总监。著有《相对论通俗演义》《日出:量子力学与相对论》《魔镜:杨振宁、原子弹与诺贝尔奖》《相对论与引力波》等著作,开辟了科普小说写作新体裁。

2019年1月,顶级学术期刊《自然》发表了两篇论文,主要讲的是加拿大氢强度测绘实验(CHIME)射电望远镜发现了数个来自银河系外的快速射电暴(FRB),而且这些快速射电暴具有一定的重复性。
一些媒体宣称这是“外星人入侵地球的信号,外星人的舰队正在赶赴地球,快速射电暴是外星舰队飞行过程中的光帆发出来的”。在这个立论的基础上,还有人引用了科幻小说《三体》的桥段,进行了“要不要回答这些外星人”的讨论。

难以探测的快速射电暴
快速射电暴是指宇宙中突然出现的无线电波暴发,在极短的时间内释放非常大的能量,换言之,其持续时间可能只有几毫秒,但是释放的能量可达到太阳在一天内释放的能量总和。
CHIME射电望远镜检测到编号为FRB180814(FRB代表快速射电暴,180814意为2018年8月14日发现)的快速射电暴,在15亿光年外的宇宙深处重复出现了至少5次。
在以往的天文观测中,可重复出现的快速射电暴是非常稀少的,所以这次发现的快速射电暴“物以稀为贵”,引起了很多讨论。
为什么人类发现的快速射电暴非常稀少呢?这是因为我们地球上能探测到快速射电暴的射电望远镜数量太少了。这就好比战争时期,如果没有雷达,我们就看不到夜空中的飞机;如果雷达数量太少,看到的飞机也就少——但不代表空中飞的战机真的数量很少。
那么,为什么地球上的射电望远镜很少能探测到重复的快速射电暴?其中一个原因是,快速射电暴有时只持续几毫秒,需要射电望远镜有足够的时间分辨率。比如我国新疆的天籁计划射电望远镜组,由于其时间分辨率在秒级,因此探测不到毫秒级的快速射电暴——就像我们的肉眼看不到空气分子一样。
另一个原因是,地球上射电望远镜的空间指向比较固定,视野范围较小,所以很少有机会探测到视野之外的快速射电暴。比如我国贵州的FAST(500米口径球面射电望远镜),由于其指向的只是一小片天空,因此不能探测到视野外的重复快速射电暴。
快速射电暴的来源
引力波信号可能来自黑洞与黑洞的碰撞,也可能来自中子星与黑洞的碰撞,那么,快速射电暴来自什么样的天体物理过程?其实现在还不清楚。但可以肯定的是,重复的快速射电暴不是来自一次性的天文事件。
比如在下雨天,电闪、雷鸣不断重复,那么我们可以找到规律——先看到闪电,再听到雷声,从而进一步计算出闪电发生位置与地面的距离。
重复的快速射电暴就像重复的雷电一样,也带给我们很多信息。重复快速射电暴可能来自类似脉冲星并具有超强磁场的天体。不过,科学家目前还不能完全确定快速射电暴到底是怎么产生的。
另外,科学家是怎么知道快速射电暴的发生位置距离地球有多远呢?主要是根据快速射电暴的色散。快速射电暴的本质是电磁波,电磁波的色散就是指电磁波在经过介质的时候会形成“彩虹”。
宇宙中存在大量的电子,快速射电暴在宇宙中运动的时候,会经过一路的“电子气体”,这些电子气体会引起快速射电暴的色散。色散越大,表示快速射电暴的发生位置距离地球越远。所以,科学家可以通过色散估算距离,不过估算的结果可能存在很大误差。

无独有偶
其实,在广袤的宇宙中,存在重复的电磁信号并不是什么稀奇的事情。宇宙中的重复信号被当作来自外星人的信号,也是有先例的。
1967年,英国剑桥大学的研究生乔瑟琳·贝尔在射电望远镜中就发现了重复的信号,当时有人以为是外星“小绿人”发来的信号,后来经研究才发现是脉冲星发出来的。贝尔的导师安东尼·休伊什还因此获得了1974年诺贝尔物理学奖。
遇到新的天文现象就联想到外星人,也无可厚非。但是孤证不立,我们需要更多的数据才能证明外星人是否存在。而且,一些媒体炒作外星人,只是为了“流量”而已。
科学是严肃的。我们要养成科学分析问题的习惯,学会用科学知识武装自己的大脑,不要人云亦云。

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