一個對於快速無線電脈衝的大膽解釋

2020-09-07 天文在線

雖然可能性不大, 但在這些橫跨宇宙不同角落的能量爆炸中

也至少可以有一部分是來自外星文明的吧?


持續千分之一秒的無線電波的閃光每一秒鐘都從天空中射向地球。雖然我們仍不知道是什麼組成了它們，但嘗試並找出答案的過程永遠是令人興奮的。

這些快速無線電脈衝 (簡稱: FRBs) 的到達時間與其頻率變化有關，這也就表明了大量電子的延遲超出了銀河系可以對其做出解釋的範圍，並提議它們的起源或許遠比宇宙更遙遠。

的確，它們中的一些已經被定位到離我們有宇宙距離遠的單個星系中了。大多數脈衝不會重複發生，但每個脈衝都與從我們自己星系中的磁化中子星 (脈衝星) 所探測到的重複脈衝並沒有很大區別。然而，由於電脈衝 (FRBs) 起源的距離是10萬倍，因此電脈衝的固有無線電功率比典型的脈衝星高100億倍。這也是原文中的我與達尼.莫斯曾爭論過的——如果電脈衝在銀河系中顯現，我們可以用手機探測到它。

天文學家往往傾向於把新現象與已知物體聯繫起來。

事實上也是如此，最流行的模型將快速無線電脈衝與具有超強磁場 (稱為：磁星) 的年輕中子星相聯繫起來，以解釋它們異乎尋常的無線電亮度。

如果這些無線電輻射產生於高溫表面，所需溫度將是10的35次方開氏度 (1後面有35個零，或100的10次方) ! 當然，自然界中沒有那麼熱的表面。但是，通過「相干輻射」——即許多電子聚在一起並進行同步輻射，來產生這種極大的亮度是可能的。這就是在受人造電子電流驅動使廣播聲音變大的無線電天線中發生的情況。

相干輻射也能通過一種尚未完全了解的機制在脈衝星中發生。但拋開我們對脈衝星機制的無知，朱利安·穆尼奧斯、拉維·維克拉姆和文中的我曾提出，年輕的磁星可能會產生出強大的無線電脈衝，然後就像快速無線電脈衝逐漸衰弱為較弱的形態一樣，隨著時間流逝並加入到已知的脈衝星群中。

STARE2 (凝視者2) 無線電陣列從銀河系中的一顆磁星觀測到了一場強大的無線電耀斑。

雖然它證明了磁星可以產生電脈衝，但觀測到的無線電耀斑仍然比去解釋最遠最豐富的快速無線電脈衝其令人難以置信的力量而所需的要暗淡。雖然上文也曾提到大多數快速無線電脈衝不會發生重複，但其實也存在一些重複。而在這些重複的電脈衝中有兩個在其激活階段顯示出了意想不到的周期性。據報導，快速無線電脈衝121102的活性發生在與157天試驗期成一致的時間範圍內。

而這個周期比另一個周由加拿大CHIME (探路者) 射電望遠鏡發現的周期源——快速無線電脈衝180916. J10158+65所顯示的16天周期大約要長10倍。

對於其長達數月的周期性現象，最為自然的解釋就屬電脈衝源圍繞著一個伴生對象運行，而其無線電光束只在其運行軌道的極小一部分內定向於地球，就像燈塔的光束在穿過你的視線時似乎在閃爍一樣。

而保守的解釋則要涉及的是一顆年輕的中子星圍繞著一顆伴星運行。然而，中子星是從重於太陽八倍的恆星坍塌中誕生的。巨大的祖恆星在超新星爆炸中失去了大部分的質量，以此，中子星誕生。如果組恆星有一個如太陽般的伴星，那麼該伴星則會因為其爆前超新星的軌道速度過大以至於無法在重力作用下與輕質中子星殘骸相結合而在爆炸後飛出整個體系。也就是說伴星僅能在其非常龐大時才可能在爆炸後仍留在整個系統中。

不管怎麼樣，如果電脈衝源不是一個中子星，那麼就還有一個有趣的可能性：其伴生對象可能是像太陽一樣的恆星。 繞太陽157天的軌道周期將模擬一顆軌道半徑介於金星和水星之間的行星。 如果電脈衝源沿相反方向發射一對光束，則157天將相當於軌道周期的一半——在這種情況下，軌道半徑將與地球圍繞太陽的半徑相似。

這是一個有趣的機制，與快速無線電脈衝信號源於技術文明產生的發射器相一致，該發射器則是基於圍繞太陽狀恆星的宜居區域中的一顆行星。

大多數恆星的質量都比太陽要小得多。離我們太陽系最近的「鄰居」，比鄰星——是一顆矮星，就是一個例子，而它還有一顆處於紅矮星比鄰星宜居帶內，軌道周期為11天的比鄰星b。

有趣的是，矮星周圍的宜居住區的軌道周期特徵與快速無線電脈衝180916. J10158 + 65所顯示的16天周期沒有太大區別。

許多這樣的行星是被 「潮汐鎖定」 的 ：一側永久面對恆星，另一側向外進入太空。在每個軌道周期中，這顆行星會向我們展示其永久的白天——光電池可以收集恆星能量的那一側。

顯然，一個先進的文明是不會試圖跨越宇宙的距離進行交流，因為等待答覆將需要數十億年。

那麼取而代之的則是可以將強大的無線電束用於軍事目的，或產生無線電束來推動輕帆並以接近光速的速度發射大量貨物。 我們在2017年與馬納斯維.林格姆一起探討了後一種可能性，並得出結論認為，這需要利用像地球這樣的行星在像太陽這樣的恆星周圍的宜居帶所攔截的所有太陽能。這聽起來像是我們對自己文明不切實際的野心。 但是儘管我們中許多人可能已經乖乖聽取了父母的話，但畢竟我們不是「街邊」最聰明的孩子呀。

作者: Avi Loeb

FY: -兒店小二

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