從搜尋外星文明到謎一樣的快速射電暴——快速射電暴之謎上篇
1888年，德國物理學家海因裡希·魯道夫·赫茲發明了首個無線電裝置，現在物理中的無線電波頻率單位就是以他的名字命名的。1895年意大利的伽利爾摩·馬可尼發明了利用無線電收發信息的設備。上世紀初，在一戰、二戰期間，科學家利用無線電技術發明了雷達，一開始是用於霧天防止船隻相撞的，但在二戰期間很自然地被用到了軍事方面，直到如今。
看不見的電磁波——射電天文學
到了上世紀3、40年代，科學家開始在天文學觀測中應用無線電技術，開始建造大型的無線電接收裝置並用於巡天觀測，一門全新的觀測天文學——射電天文學出現了，也正式開啓了多波段天文學。
近百年來，射電天文學取得了碩果累累，從宇宙的第一縷光——宇宙微波背景輻射、早期宇宙天體——類星體、預言中的緻密星——中子脈衝星、生命的源頭——星際有機分子……直到近年不可能完成的任務——黑洞拍攝成像！
智慧的呼喚——尋找地外文明
而作爲剛開始應用無線電技術的人類，自然會想到：在遙遠的宇宙深處，會不會也存在另一個文明，他們同樣也掌握了無線電技術，他們會不會正使用無線電向宇宙發出智慧文明的呼喚？
於是，從上世紀60年代開始，科學家展開了一個名爲“搜尋地外文明計劃”（SETI），利用各種可行的方式在茫茫宇宙中尋找智慧文明的跡象。美國天文學家法蘭克·德雷克（就是那個寫下那個計算外星文明數量的德雷克方程的科學家）於1960年時完成首次SETI實驗。從此，搜尋地外文明的信號就成了射電天文學裡的一個奇怪任務。
奇異的重複信號——脈衝星發現
1967年10月，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的一位研究生喬絲琳·貝爾·伯奈爾在檢查射電望遠鏡的觀測數據時發現了一組週期非常嚴格的脈衝信號，最初她以爲這就是外星人發來的信息。後來隨着更多的脈衝信號被發現，最終這種脈衝信號被確認爲一種自然的天體：預言中的緻密星——中子星。這是較大質量的末期恆星結束核聚變後，由於失去能量無法抗衡自身引力，從而突破電子簡併壓坍縮形成的緻密星。當一顆自轉軸與磁軸並不共軸的中子星在高速自轉過程中，偏移的磁軸週期性指向地球時就會產生的週期性電磁脈衝信號，因此這種能產生脈衝信號的中子星就被稱爲脈衝星。在著名的蟹狀星雲中就有一顆週期爲33毫秒的脈衝星。（下圖）
未解之謎——Wow！信號
在貝爾發現脈衝信號十年後的1977年8月，美國天文學家傑裡·R·埃曼在專門用於尋找地外文明的射電望遠鏡觀測記錄中發現一個72秒的地外信號。之所以確認它是一個地外信號是由於它剛好與該天線掃描天空時對於特定方向的觀測時間相同，均爲72秒！埃曼興奮地在打印出來的射電信號上標註了一個“Wow！”（哇！）並圈出了其中的異常信號。但此後大家再往該方向觀測，就再也沒有發現相同信號，這成爲了一宗天文學懸案。
暴露地球文明——阿雷西博信息
守株待兔自然不是科學家的唯一選擇，他們決定採取主動，向茫茫宇宙發送來自地球文明的信息！1974年11月16日，科學家通過當時全球最大的單口徑射電望遠鏡，美國天眼阿雷西博望遠鏡的雷達發射器，向2.5萬光年外的M13球狀星團發送了一段包含1679個二進制數字的地球文明信息——阿雷西博信息。
阿雷西博信息由最容易被破譯的二進制碼組成，包含了二進制數字1-10、構成生命的5種基本元素的原子序數、人類DNA的基本結構、人類DNA的雙螺旋形狀、男人身高、形狀、當時世界總人口、太陽系太陽和九大行星、阿雷西博望遠鏡的相關信息。
毫無意外，我們並沒有收到迴應……
短暫而強烈的射電爆發——快速射電暴
幾十年時間過去了，到了本世紀初，天文學家在射電望遠鏡的觀測數據中發現了一些只有數毫秒的超強射電爆發，它們爆發時間僅有幾毫秒，但爆發的信號亮度極高，科學家形象地稱之爲快速射電暴。這些被探測到的射電信號有一個特點，就是有極大的色散量。大家中學時都知道牛頓的三棱鏡分光的實驗，通過三棱鏡把一束白光分解成七種顏色的光，這就是光的色散現象，它是由於不同頻率的光具有不同的折射率導致的，不同的折射率也導致了光通過介質時的速度差異。
同樣，不同頻率的射電信號穿過星際空間時，由於星際空間中的自由電子影響而導致到達地球的時間發生差異，由於此前科學家就已經知道銀河系內自由電子的大致分佈，也就大致知道各個方向上射電信號的色散量，科學家發現，銀河系內任何位置發射的信號都不足以產生這種射電暴那麼高的色散，因此判斷這些信號來自銀河系外！
但當科學家根據這些信號的色散量估算這些信號的距離時，一個可怕的結果出現了：這些信號的距離高達數十億光年！在我們宇宙的三維空間裡，光輻射的強度符合距離平方反比律，因此在越遠的距離上，理論上信號越弱，而科學家根據距離和獲得的輻射強度計算後得到的結論是，這些僅持續數毫秒的低頻無線電爆發所釋放的能量卻相當於太陽一天所釋放的能量總和！在如此低的頻率下釋放如此高的能量，這讓科學家很是吃驚，是什麼機制產生這麼強的射電暴？
謎題待解——快速射電暴如何產生？
由於一開始這種爆發也是一次性的，在同一個源頭上只出現一次，因此科學家懷疑它是超新星爆發或緻密星（黑洞、中子星、白矮星等）合併過程中通過某種機制產生的。
但2016年12月16日發生的一次同一發射源重複多次爆發讓科學家再次陷入迷惑……因爲以上猜測的形成機制可以產生高能量爆發，但卻無法產生重複爆發，於是外星文明信號說再度甚囂塵上。
有個別科學家，當然更多的是外星文明愛好者懷疑這是超級文明向宇宙發送的信號！是不是他們採用什麼不得了的方法制造了這些超級信號？重複爆發的快速射電暴再次掀起了外星人信號說，使其成爲數十種快速射電暴來源猜想之一。
但由於快速射電暴的爆發是如此之強，我們很難想象什麼樣的超級文明能夠製造它，有這樣能力的文明，又爲何要選擇這樣一種低級的方式來發送信號？
謎題依然未解。但有一個好消息是：我國的科學家已經初步解開了重複快速射電暴的謎題！我將在下一篇文章爲你介紹，敬請點擊關注，留意最近更新。如果喜歡我的文章，歡迎收藏、評論和轉發分享。
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