找一個山谷,架起一座望遠鏡,帶著我們的好奇心,聽宇宙的呼吸……
中國在2016年7月就做了一個世界上最大的鍋,不好意思,就建成了世界上最大的射電望遠鏡FAST。有多大?據說有專家計算過,如果用FAST煮一鍋飯,夠全世界的人一起吃3天!
FAST射電望遠鏡,被稱為中國天眼,就像千裡眼、順風耳,可以讓天文科學家和宇宙有進一步的親密接觸。近日,中國地外文明搜尋科學家、北京師範大學天文系宇宙學與地外文明研究團組 張同傑教授,在接受科技日報記者採訪時首次透露,在設備升級後,「中國天眼」FAST預計9月可正式啟動針對地外文明的搜索。
找外星人,我們兩年前就做好了準備
「中國天眼」針對外星人的搜尋行動,其實早就開始了。2018年, 中國科學院國家天文臺、北京師範大學和美國加州大學伯克利分校等單位的研究成員,在FAST現場對高解析度的地外文明搜索後端進行了安裝測試。
這個專門用於地外文明搜索的後端設備,功能有點像篩子,主要就是從浩如煙海的電磁信號中,篩選出有用的窄帶候選信號,而把天體和人工信號排除掉。2019年7月,研究人員又對獲得的漂移掃描數據進行了分析處理,實現頻率解析度4赫茲(Hz),並成功去除大部分射頻幹擾(RFI),篩選出多組窄帶候選信號。
FAST首席科學家、中國科學院國家天文臺研究員李菂,組織了FAST與突破聆聽計劃(Breakthrough Listen)合作組發表了對FAST地外文明搜索巡天的量化展望。基於對超級地球GJ 273 b的試觀測和對地外文明各向同性等效功率(EIRP)的測算,FAST有潛力探測到數千顆地外行星上的類地文明,以及近鄰仙女星系中的第二類卡爾達肖夫或更先進的技術文明。推動FAST地外文明搜索巡天,可以達到前所未有的深度,拓展人類對於自身在宇宙中地位的認識。
以上結果發表於美國《天體物理雜誌》和中國《天文和天體物理學研究》雜誌,它們描述了FAST地外文明搜索專用後端,展望了搜索地外文明的前景。「這是FAST的第一個地外文明搜索研究成果,為我們接下來開啟地外文明搜索打下了堅實的基礎。」李菂說。
真能找到外星人的蛛絲馬跡嗎?
人類對宇宙的認識在不斷變化,科學家發現銀河系中可能存在至少10億個類似地球的宜居星球,而宇宙中充斥著約2萬億個星系。外星人是否真的只存在於科幻作品中?
我們中國天眼追逐外星人的姿勢,和它的巡天模式有關,除了藉助地球自轉靜悄悄地「偷看」天空外,還能向特定的目標天體暗送「秋波」,反覆觀測。這裡面,有無可能隱藏著外星人的蛛絲馬跡?對此,張同傑教授直言,雖然目前捕獲的可疑信號還有待進一步甄別,但經過驗證,「中國天眼」的後端設備非常有效。高解析度,對宇宙噪音的處理能力非常出色,這將讓「中國天眼」在外星人搜尋上如虎添翼。
針對後端設備的調試效果,截至目前,中國科學家已經發表了三篇與地外文明搜索相關的論文,包括「中國天眼」第一批地外文明搜索研究成果、「中國天眼」進行地外文明探索巡天的量化展望和地外文明的理論研究。
目前中國天眼正在升級後端設備,醞釀新的觀測計劃,預計9月後可以投入新觀測。屆時,地外文明搜索將同步啟動。而且,由於採取共時觀測模式,外星人搜尋並不會干擾「中國天眼」正常的科學觀測。
作為目前世界上最大、最靈敏的射電望遠鏡,「中國天眼」在搜尋外星人上的優勢顯而易見。中國科學院國家天文臺博士生張志嵩說,「中國天眼」的高靈敏度,將大大增加探測的概率。口徑比阿雷西博大,而且採用了獨創的主動反射面設計,裝上了19波束接收機,「中國天眼」不僅觀測視野遠比阿雷西博大得多,還可以同時觀測19個天區,接收更多的電磁信號。
「中國天眼」有潛力探測到數千顆地外行星上的類地文明或擁有更先進技術的文明,如果它們存在的話。
「天眼」開啟,海量數據的存儲和計算,引發經費問題
在美國,搜尋外星人一度被嘲諷為薅資本主義納稅人羊毛的無用之學,官方最近二三十年基本停止這方面的經費支持。經費匱乏,導致地外文明搜索研究出現嚴重人才斷層。全世界以地外文明為研究方向畢業的博士生不超過三人。國內目前同樣還沒有專門的經費支持。
而隨著「中國天眼」對地外文明搜索的正式開啟,將產生源源不斷的海量數據,針對數據的儲存和計算能力,將會是一個巨大的挑戰。據張同傑教授預計,需要幾百萬,就可以把數據中心建起來。另外設備購買、人才建設和學術交流,都是一筆不小的開支。
俄羅斯巨賈尤裡·米爾納聯手霍金組織的「突破性聆聽」,歷時10年耗資一億美金,全由尤裡·米爾納支持,是迄今為止在搜尋外星人上的最大手筆。國內富豪馬化騰對天文學尤為感興趣,看來可以瘋狂暗示了。
搜尋地外文明,意義何在?
搜尋外星人真的是靠譜、嚴肅的科學研究嗎?張同傑的回答是「YES」。研究和探索地外文明,絕對不是天文愛好者和科幻作家的事,而是天文學家實實在在的職責任務,而且要用科學的手段。
相較於所謂「黑暗森林說」,張同傑提倡「黑暗大海說」。「在黑暗的波濤洶湧的大海中航行,如果看到遠處一小點星光,那是來自另一艘帆船。此時,人們是像穿過黑暗森林的獵人一樣相互獵殺,還是守望相助?」張同傑傾向於後者。他認為搜尋外星人不僅有科學意義,對於人類今後的太空移民計劃更有現實意義。
美國賓夕法尼亞州立大學天文學與天體物理學系與宜居行星中心Jason T. Wright起草了由126名科學家籤名的美國地外文明2020年白皮書,分析了當前國際地外文明研究現狀,倡導推動國際地外文明的研究。張同傑特別強調,不能因為希望渺茫就認為沒價值,就不去做。或者說,不能因為一杯水裡沒有找到魚,就武斷地認定整個海洋裡沒有魚。
美國康奈爾大學天文學家G.CocconiandP.Morrison1959年發表在Nature上的文章結尾說:「尋找地外文明成功的可能性很難估計,但如果我們從不去尋找,成功的可能性是零」。
至於「中國天眼」有沒有可能搜尋到外星人,未來的20年之內或可見分曉,我們吃瓜觀眾只需報以平常心、稍安勿躁。
極客君有話說
毫無疑問「中國天眼」勢必成為地外文明搜索研究的主力軍,引領地外文明搜索的復興。推動FAST地外文明搜索巡天,可以達到前所未有的深度,拓展人類對於自身在宇宙中地位的認識。世界屬於三體,還是屬於藍星人,有生之年能看到嗎?