人類首次接收到,系外行星向地球發出神秘信號,距離僅51光年

2020-12-24 胖福的小木屋

近日,美國康奈爾大學領導的一個國際科學家團隊通過射電望遠鏡陣列監測宇宙,探測到了來自牧夫座τ系統的射電脈衝串。該信號可能是第一次從太陽系以外的行星上收集到的射電信號,而且該行星距離地球僅51光年遠。

為什麼確定脈衝信號來自於行星

牧夫座τ是牧夫座的一個雙星系統,雙星系統是指由兩顆恆星組成,相對於其他恆星來說,位置看起來非常靠近的天體系統,1996年的時候,科學家傑弗裡·馬西和保羅·巴特勒利用徑向速度法在這裡發現了一顆質量超過木星5倍的巨大行星牧夫座τ b,這顆行星有著「千年行星」的綽號。

科學家推測神秘射電信號就是牧夫座τ b發出的。

科學家認為,單恆星系統會比多恆星系統更容易出現生命,單恆星系統中的引力比較簡單,因此天體運行時比較規律,如果在多恆星系統中,每顆行星受到的引力幹擾就相當嚴重。除此之外,還要考慮雙星與原行星盤的相互作用能否保障類地行星在宜居帶內形成。

宇宙中的各類天體每時每刻都在不斷向外發出各種電磁輻射,除了無線電波(射電)和微波之外,還有能量高得多的輻射類型,比如X射線和γ輻射等等。

很多天體都能產生強烈的射電輻射,例如脈衝星、類星體、活動星系核甚至巨行星、褐矮星的極光。

自2007年起,天文學家已經發現大約100道神秘射電信號,這些射電信號就像貫穿宇宙的雷射一樣,會與磁場、等離子區、宇宙填充物相遇,它們會捕獲關於星系際空間的信息,可以用作搜索宇宙奧秘的重要工具

但是之前發現的射電脈衝信號,因為色散量較大的、持續時間為毫秒級,因此也被稱為快速射電暴,科學家認為是來自一顆高度磁化的中子星(即磁星,有著極強的磁場,能不斷地向外釋放出強大的電磁輻射),或在矮星系中心的超大質量黑洞。


而這次的射電信號為什麼科學家會認為來自一顆行星呢?

恆星在核心處進行核聚變的同時,還會向外釋放大量高能的等離子體,這就是所謂的恆星風。這些恆星風在穿行於太空之中的時候,會遇到行星的磁場,發生劇烈的碰撞。在這個過程中,高能粒子的速度變化會以無線電波的形式被科學家檢測到,這種現象在統計學上被稱為「bursty(突髮式數據)。

太陽發出的恆星風我們一般稱之為太陽風,星際邊界探測器就曾觀測記錄了太陽風(從太陽釋放的數百萬公裡/小時的帶電粒子流)與地球大氣層猛烈碰撞。太陽風會破壞地球大氣層,但不會偏移地球磁場方向。

太陽風碰撞地球磁場

木星,是一顆巨型行星,它的磁層更是大到讓你意想不到。木星磁層平均寬至500萬公裡(300萬英裡),這是木星自身寬度的150倍,幾乎達到了太陽寬度的15倍,木星的磁層中充滿著來自太陽的帶電粒子,這些粒子在木星周圍形成了非常強的輻射帶。

因此,木星有很強的磁場,其表面赤道附近磁場強度為3高斯,約為地球磁場的10倍,極區磁場還要強,約為9~11高斯。有如此大的磁場,與太陽風相互作用是必然的。所以,科學家很早就發現了木星是太空中最亮的射電源,它發射很強的電磁波噪聲。

科學家研究了木星的射電輻射特徵,並對這些輻射進行縮放,以模擬來自類似木星的遙遠系外行星的可能輻射特徵。這些結果成為搜索來自40至100光年之外系外行星射電輻射的模板。

因此,科學家在仔細研究了近100個小時的射電觀測結果後,認為這次的脈衝信號來自於行星。


神秘信號想告訴地球什麼

科學家一般認為射電信號並不是智慧生物用來互相溝通的那種電波,而是一種自然產生的電磁波。

多年以來,科學家們一直知道磁場對於維持行星宜居性的重要意義,只是苦於沒有方法探測系外行星是否存在磁場。

在這幅牧夫座τ b系統的藝術效果圖中,線條代表看不見的磁場,它保護這顆熾熱的星球不受太陽風的影響。

而射電信號中蘊藏了非常豐富且重要的信息,這是人類第一次接收到行星發出的射電信號,它可以讓我們更加了解行星內部結構、大氣逸散和宜居性方面的數據。除此之外,還可以有助於天文學家破譯恆星與行星相互作用的物理學原理。

如果通過後續觀測得到證實,這次射電爆發的探測將為我們打開一扇觀察系外行星的新窗口,也為我們提供一種探索數十光年外的外星世界的新方法。

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