科学探索|“中国天眼”发现疑似地外文明信号,“三体人”真的存在吗?( 二 )


已知天体自然源能发出的最小频率大约是500 Hz,研究人员认为任何带宽小于300Hz的信号应该都是“非自然”制造的 。“但不幸的是,人类自己也会制造大量窄带信号,这使得SETI搜寻也变得更加困难 。这就是一直困扰我们多年的射频干扰问题 。”维尔海默说 。
对于FAST而言,解决这个问题更加困难 。维尔海默指出,FAST的优势是灵敏度比任何现有的射电望远镜都高,更容易捕捉到远方非常微弱的信号,但硬币的另一面则是,这也会带来更大的干扰 。
FAST投用之前,世界上最灵敏的地外文明观测设备,是2020年12月因结构失控而垮塌的美国阿雷西博望远镜 。根据FAST首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂团队的研究,FAST的综合灵敏度比阿雷西博高10倍,拥有目前世界上唯一的300米级天线,瞬时灵敏度超过其他天线一个数量级以上,而且FAST还拥有更高的测量精度和更大的天区覆盖面 。
张同杰等人在2020年4月发表的论文《基于FAST望远镜的地外文明共时观测》中指出,对来自外星的可疑候选信号,FAST筛选的标准是“信号带宽小于500Hz,持续时间小于100秒” 。筛选之前,FAST会先使用“星云”算法程序对“窄带”干扰信号去除,主要方式是调查信号是否持续在多个天区出现,真正来自地外文明的窄带信号应该只在天空的固定区域出现 。同时在很多天区出现的信号,大概率就是来自地球的干扰信号,会被程序去除 。不过,结果显示,算法筛选后,仍会残留小部分干扰信号 。“到目前为止,没有一种算法可以将噪声干扰完全去除” 。
维尔海默认为,一种更根本的解决办法是将射电望远镜从地球移到月球背面,这里将免受地球上的无线电污染 。另外一个办法是使用两个射电望远镜同时检验,比如,一个在贵州,一个在上海,两个望远镜相距千里以上,这样就可以更准确地知道,信号源离我们到底有多远,是在地球附近,还是在更遥远的地方,“就像三角定位一样” 。
地外文明搜寻中,主要有两种策略,一种是更广泛的天空调查,即巡天观测,用望远镜扫过大片天空,寻找可能来自任何方向的地外强信号,另一种更具针对性,将望远镜指向有可能存在生命的指定恒星区域,长时间停留在这里,捕捉较弱的信号 。张同杰在论文中指出,FAST未来的目标之一是通过1~2年巡天观测,获得一些好的候选目标信号,并对候选目标进行后续观测,进一步检验候选目标的可信度与可重复性 。
在维尔海默看来,FAST非常灵敏,而且可以覆盖更大范围内天空 。未来5~10年,人类将利用这个充满美感的望远镜进行大规模天空调查,这需要巨大的计算能力,现在每秒可以分析大约200亿个信号,但还远远不够 。“数以万亿计的星星让我们仰望,我们才刚刚开始 。”维尔海默说 。
“我们在宇宙中是孤独的吗?”
1959年9月19日,第一个人造卫星发射两年后,物理学家菲利普·莫里森和朱塞佩·科科尼在《自然》上发表论文《寻找星际通信》,首次分析了宇宙中各种频率的射线,提出无线电波可用于星际通信 。1961年,德雷克在格林班克举办的第一次较严肃的SETI会议中,提出了著名的“德雷克方程”,希望通过公式计算出:银河系中究竟存在多少能够被人类检测到的外星文明(N) 。德雷克本人对N的估算是10000,但很多科学家对此存疑 。
历史上曾出现过很多疑似“N=1”的情况,大多被证明是乌龙,另一些至今没有答案 。其中最著名的是1977年8月15日收到的“Wow!”信号 。这一天,美国俄亥俄州立大学的“大耳朵”望远镜探测到了一组“非常像地外文明”的信号,来自人马座M55球状星团西北方向,窄带,强度大,最重要的是,信号频率正是氢原子的发射频率1420 MHz 。当天的观测者杰里·埃曼在数据记录纸上标出该信号的强度数值,并情不自禁地写下“Wow!” 。遗憾的是,天文学家后来在不同望远镜上尝试了多次,始终没有在同一方向搜索到重复信号 。直到现在,“Wow!”仍是已发现的所有“可疑信号”中的最强候选者 。