已知天体自然源能发出的最小频率大约是500Hz , 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1420MHz 。 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 。
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