外星人还有15亿光年到达地球?15亿光年外的信号,究竟是什么?

科技新闻 2020-07-2258未知SHI
2019年1月9号,nature发表 “A second source of repeating fast radio bursts”一文,描述了迄今记录到的第二个重复快速射电暴。
 一时间,国内外社交平台对于信号的来源热议不断,其中一类很强烈的呼声是——外星人,未知文明,虫洞穿越,诸如此类。
其实,对于这样的科学进展我们应当理性对待,娱乐归娱乐,科学是用来理解世界的,而不是制造恐慌。
这篇工作在各社交平台上被吹得神乎其神、妖魔鬼怪,所以石头也很好奇——这个工作到底讲了什么?
本着严谨的态度,石头找来了原文。完整阅读之后,来一五一十地告诉大家这个工作的具体内容。
15亿光年外出现了外星人信号?别光看朋友圈刷屏,来看真相吧
这个工作
到底讲了什么?

首先,这个工作使用的是加拿大的CHIME射电望远镜。

简要地来讲,这个工作是通过在相似区域搜索的方式发现了一个重复发生的快速射电暴,通过星际色散给出的距离估计是15亿光年。
 
位置如何确定?

位置测量可以很直观地分成两个部分:方向测量和距离测量。
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方向测量
到目前,我们对于深空天体的方位角测量可以非常精确,下图是MWA的全天空射电图,感受一下。

射电信号的精确方向采集的原理是综合孔径成像以及BeamForming(关于射电成像的原理,笔者后期会整理一个系列来完整介绍这里不再赘述)。因为有VLA这类长基线干涉,角分辨率已经可以做的非常高了。
做干涉仪要想要高空间分辨率就是需要一个字,大,越大基线越长精度越高。
在这个工作里面,巡天范围是0.4*0.4度。这个大概是什么概念呢?这个角面积大致相当于手臂放平半个食指指甲的视角范围大小。在这个区域里对于快速射电波进行定位,最终定位精度是4角分 (也就是1/15度), 如下图。

所测得的几个事件都来自这个方向,所以比较确定,是同一个天体发出的。
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距离估计
刚才提到,方位测量比较简单,而距离测量则比较困难。其实,我们对于距离的估计真的是非常非常非常的粗略,测量距离使用的依然是经典的星际物质色散的方法测量距离。
我们通常对于地面物体或者是很近的星体可以用三角定位法。

而对于很远很远的星体,这个办法就行不通了,因为没办法找到足够长的确定边。所以,深空距离估计用的还是色散测量法。
但是距离估计的不确定性,就非常大了,只能说是约摸估计。
这种方法假设天体活动瞬间产生了很宽频带的辐射,包含各个频率;而这些频率的光穿越星际到达地球被我们观测到。在这个过程中,这些频率的电磁波的光程并不是相等的。
宇宙中99%的空间里充满了等离子体。
电磁波在等离子体中传播的时候的群速度并不完全等于光速,而是略微低于光速。因为是在介质中传播,而不是绝对真空。
而且这种色散对于不同频率的波的体现是“频率越低群速度就越小”。所以,高频速度快的到得早,低频速度慢的到得晚,整体呈现出频率漂移。
我们离这个源区的位置越远,色散就越严重;科学家们正是通过测量不同频率到达时间的差异来估算距离。
而在这个事件中,当然是能明显地看到频率漂移。
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而这个15亿光年就是用这个频漂算出来的。
总结起来:测距离的方法就是通过频率漂移来算这个波在路上一共被多少柱密度的等离子体色散了,然后通过背景柱密度的模型来估计距离。所以,距离的估计非常受观测仪器、所用模型、考虑红移的方式等因素的影响。
因此,这个距离的数量级是有意义的,但是数字大小的意义不大。而且作者在这个工作中明确指出,对于这几个观测到的重复事件,在距离上没有单调增减。
 
回到我们最开始的问题——这个15亿光年外的信号到底是什么?
作者对此的看法非常谨慎,原文中的说法是“at least highly unusual”。说它是一个不同寻常的源,但是并没有提任何和外星生命,天外来客之类的内容。
所以,这个源只是一个非同寻常的、帮助我们了解深邃宇宙的一个亮点。也就是说,并没有什么神秘外星人向我们靠近。

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