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太阳系内或许存在着利用恒星引力透镜效果的外星星际通信装置??

2022-7-27 06:14| 发布者: imufu| 查看: 12764| 评论: 0

摘要: 周一·知古通今 | 周二·牧夫专栏周三· 风月同天| 周四·观测指南 周五· 深空探测| 周六 · 茶余星话| 周日 ·太空探索编译:孙宇峰校译:甘林审阅:牧夫天文校对组涂天宇编排:张少岩后台:李子琦 胡永葳 董腾晨 ...


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编译:孙宇峰

校译:甘林

审阅:牧夫天文校对组 涂天宇

编排:张少岩

后台:李子琦 胡永葳 董腾晨

原文链接:

https://sorae.info/astronomy/20220720-seti.html

1977年NASA发射的“旅行者1号”和“旅行者2号”探测器在完成木星等行星的探测任务之后离开太阳系在星际空间中飞行。虽然在现阶段,太阳系外天体的探测任务依旧停留在构想阶段,有朝一日人类也会向广大的星际空间发射探测器,到其他恒星和地外行星的附近去探测它们吧。

假设宇宙中存在更为先进的外星生命体,正向着星际空间发展,他们的无人探测器和生命体搭乘的宇宙飞船与母星之间想必会进行单程长达数年乃至数十年的通信(没有使用超光速通信的前提下)。或许我们能通过“地外文明探索”计划(SETI)找到这个信号。

“太阳系内存在着利用恒星引力透镜效果的星际通信装置”。宾夕法尼亚州立大学研究生Nick Tusay为首的研究小组基于此种假设,尝试找到可能通过太阳系的外星文明通信信号。



韦布望远镜所拍摄的星系团“SMACS 0723-73”(Credit: NASA, ESA, CSA, STScI)

所谓引力透镜,指近处天体(透镜天体)的质量引起时空扭曲,改变同一视线方向上的远处天体(光源)发出的光线的前进方向,从地球来看成像歪曲放大的现象。

因星系团的引力透镜效果而歪曲的对面的星系的照片,哈勃等太空望远镜都拍摄过。2022年7月韦布望远镜首次公布的高清照片也是星系团引起的引力透镜效果的照片。

另一方面,与星系、星系团相比轻得多的恒星也会引发“微引力透镜效果”。远处的恒星(光源)与地球之间有别的天体(透镜天体)通过时,光源星发出的光因透镜天体而弯曲,使得光源星的亮度随时间变化的现象,即为“微引力透镜效果”。

有些过远或过暗的天体利用通常的方法难以观测,将引力透镜作为天然望远镜使用的话则有可能对其进行研究。比方说,前段时间发现的距地球129亿光年之遥的恒星“埃兰迪尔”(WHL0137-LS,Earendel,在古英语中意指“晨星”),也利用引力透镜效果进行了观测。此外,引力透镜也可应用在系外行星和黑洞的探索之中,此方法被称为“微引力透镜法”。



埃兰迪尔的成像被星系团(图中左上)生成的时空波纹(虚线)所放大,白线所指为埃兰迪尔附近一个星团的两个镜象,与埃兰迪尔同属一个星系。两个镜象位于时空波纹两侧,看上去如同夹着波纹一般。

利用引力透镜效果的太空望远镜的构想也已被科学家所提出。NASA喷气推进实验室(JPL)的Slava Turishev提出设想,利用太阳引力透镜效果的望远镜,用以拍摄系外行星的的高分辨率图像。该设想计划将多个装有太阳帆的小型太空望远镜送到距太阳547.6天文单位的位置,对100光年外的地外行星表面拍摄的照片分辨率可达25公里。



利用太阳的引力透镜效果拍摄的系外行星效果图,据说可以高分辨率观测遥远的系外行星。(Credit: Slava Turyshev)

这次Tusay团队提出的“地外文明星际通信系统(如果有的话)”,和JPL的Turyshev提出的“太阳引力透镜望远镜”也有相似之处。

Tusay团队指出假设,外星智慧生命为了跨越数光年以上的距离收发情报,会在宇宙各处设置利用恒星引力透镜效果增幅信号的通信装置,在广大的星际空间构建起了通信网络。在太阳系之中,或许也有此通信装置存在。

利用太阳引力透镜进行通信,通信装置、太阳和通信对象要处于一直线上。因此,通过推算系外行星等潜在的通信对象所对应的通信装置的位置,就有可能搜索到信号。



利用太阳引力透镜的星际通信系统概念图(Credit: Dani Zemba / Penn State)

研究团队假定地外文明的通信在太阳系与4.37光年之外、最近的恒星系半人马座α之间进行,通信装置则位于在半人马座α相反方向、距离太阳550天文单位的位置上。2021年11月6日研究团队利用格林班克射电望远镜进行了观测,并与SETI的“突破聆听”计划一起进行了数据分析。

虽然这次观测未能检测到地外文明的信号,但是仅凭一晚的观测,即使通信装置存在也有错失信号的可能。在探索太阳引力透镜星际通信方面,也是一次不错的测试。

根据宾夕法尼亚州立大学的说法,全世界仅有该大学和加州大学洛杉矶分校2校能在研究生阶段设立SETI学科。教授SETI课程的杰森·怀特教授如此评价:“SETI领域非常年轻,学生们能够做出实际贡献并发表研究成果,我的班级具有这一优点。”

参加研究的SETI研究生梅西·休斯顿对今后后辈们能够扩大信号的搜索范围充满期待。增加假定的通信装置位置,对更宽的频带持续观测,如此种种尝试或许能在将来取得某种成果。

责任编辑:王雨阳

牧夫新媒体编辑部

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微信公众号:astronomycn



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