宇宙中有一種快速發生,輻射能量極高又迅速消失的神秘現象,叫做「快速射電暴」(FRBs),這種爆發持續時間極短,通常只有幾毫秒,卻能夠釋放出相當於太陽在一整天內釋放的能量,以至於可以在數十億光年之外的距離上被觀察到,但它們具體的產生機制究竟是什麼,仍然存在爭論。甚至有人認為這是外星人發出的信號。

國內新聞:外星人問候?科學家檢測到15億光年外重複無線電波

A radio telescope in Canada has proved its mettle in finding many new examples of fast radio bursts (FRBs) — giving astronomers one of their best shots yet at unraveling the mystery of these cosmic flashes.

「Look! We see FRBs,」 Deborah Good, an astronomer at the University of British Columbia in Vancouver, Canada, told a meeting of the American Astronomical Society in Seattle, Washington, on 7 January.Good reported the first results from the Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), a telescope that was originally designed to explore the early Universe but has turned out to be ideal for detecting FRBs. First spotted in 20071, FRBs are one of the most intriguing mysteries in astrophysics. They appear all over the sky, and astronomers arent sure what causes them.

Nature 報道:Bevy of mysterious fast radio bursts spotted by Canadian telescope


快速射電暴都發現十幾年了,重複的FRB也不是第一次發現,不知道為什麼這次會這麼火?難道是因為十幾年前沒有這麼多三體粉?

關於快速射電暴的知識,前面已經有專業機構和專家的精彩講解了 @Nature自然科研 @Flyingspace @劉博洋 @Pjer @ncc21382 (無法窮舉),大家就看他們的回答。我只聊聊關於將FRBs解讀為「外星人信號」時的一些邏輯問題。

如果FRBs是外星人聯絡信號的話,這些外星人就太奇葩了,向15億光年遠處(之前發現的那個是30億光年)發信號,然後等候30億年(或60億年)後的迴音?這也太有耐心了吧?

你說,也許人家不是要跟我們聯絡,而僅僅是跟比較近的鄰居聯繫?

——跟鄰居聯繫用得著這麼大功率嗎?一次FRB脈衝的能量,如果是用來跟15光年(而不是15億光年)遠的鄰居通訊,那會把鄰居烤熟的!這就好比:你去找你家鄰居,用手敲門怕他聽不見,於是引爆了一顆原子彈轟門。

還有人問:我們要不要回復?這是不是外星人的誘餌?回復了會不會招來外星人的打擊?

——放心,我們就算想回復也回復不了。我們沒有那麼多能源啊!

——退一萬步,強行假定我們有能力回復,也不用擔心什麼。15億光年那個,我們回復了也要等15億年他們才能收到,等他們駕駛光速飛船來打我們,都已經是30億年之後的事了。如果那時候人類還沒滅絕,估計已經移民其它星球了——隨著太陽輻射功率逐漸增加,30億年後的地球已經熱得不適合生命生存了。至於30億光年那個,等60億年後他們殺過來時,地球都早已不存在了。

什麼?你說外星人有超光速旅行的技術,不用等30億年他們就可以來?

——都有超光速旅行的技術了,還在用光(電磁波)這麼慢的技術來通訊?這外星人智商感人啊!既然是這麼弱智的外星人,就算技術超強也不會是我們的對手:我們只需要派出局座忽悠一波,他們就會乖乖投降,向我們免費分享黑科技。

有人說:也許人家不是用來通訊的,而是發生了戰爭之類……

——這就更荒唐了。一個技術如此發達,能製造如此駭人功率武器的文明,要製造電磁波武器的話,必定會選高能量密度的伽馬射線(你說伽馬射線暴是外星人交戰還有幾分道理),怎麼會選無線電波這樣低能量密度的波段呢?這就如同你要製造穿甲彈的話,必定會選貧鈾合金、鎢合金作為彈芯,最不濟也得選高性能合金鋼吧?你咋就選了橡皮泥呢?

還有人說,那是外星人的光帆……

——理由同上一條:光帆技術對於人類來說還是一項挑戰,也許幾十年或幾百年後我們就能製造光帆飛船,但對於能製造FRBs這等功率裝置的文明來說,光帆技術太原始了——這大概相當於,掌握了核動力航母技術的美國,卻選擇了用十萬噸級的帆船做航母。

統一回複評論區部分杠精及思路不清晰者:

1、「不能用地球人的邏輯去理解外星人的邏輯,不能用地球人的科技去理解外星人的科技……所以這FRBs還是外星人。」

——法庭上,原告指控:被告長得賊眉鼠眼、行事鬼鬼祟祟,說話吞吞吐吐,證明被告是賊。

法官駁回了指控。

原告表示不理解:這三條怎麼就證明被告不是賊了?法官的邏輯一定有問題!

然而事實上,法官的邏輯是,這三條不能證明被告是賊。

法官從來沒有證明被告不是賊。

同樣,我也沒有說過FRBs一定與外星人無關,我甚至也沒猜想FRBs是什麼,我只想表達,你們這群公眾號,憑現有信息就斷定FRBs是外星人的邏輯不成立!

——另一方面,本回答也從來沒有用地球人的科技去理解外星人的科技,更沒有用地球人的邏輯去駁斥外星人的邏輯。

作為一名地球人,我僅僅是在和地球人溝通,並用地球人的正常邏輯,駁斥某些地球人的荒謬邏輯。

2、「光年是長度單位,不是時間單位,答主你連基本概念都沒搞清。」

——這就是典型的思路不清了。

光年確實是長度單位,可我哪有說過光年不是長度單位?我只是根據光年的數字反推了它們需要多長時間才能來到地球。

光年的定義是,光用一年時間走過的距離。那麼你為什麼就不能反過來想想,光走過一光年的距離,需要多少時間呢?

還有一幫在百度百科看了相對論就自以為懂了的半罐水,說我計算時間的時候沒有考慮到相對論的鐘慢效應……高速旅行時間確實會變慢,但那只是對旅行者自己而言,不是對旁觀者。

我現在是站在地球上,對地球人說話:即使外星人以光速飛向地球,在地球人的參照系看來,飛15億光年就一定需要15億年時間,一秒鐘都不會縮短的!

3、「也許外星人科技樹點歪了呢?也許外星人某些技術很強大,但另外某項技術完全沒有發展呢?」

——文明發展史上確實有科技樹點歪了的例子,比如美洲文明沒有發明輪子。

但結果大家都看到了,在這麼關鍵的技術上點歪了的文明,是不可能走太遠的。


看到有一些知友已經做了回答,我就再簡單回復幾點吧,

(1)之所以稱之為快速射電暴就是因為射電波段的流量突然增加,並且持續時間極短,大約都是在毫秒量級。

(2)因為持續時間短,所以目前的觀測反應時間來不及後續觀測,這就是阻礙我們得知其具體產生機制的重大障礙。

(3)對於射電暴的研究,非常類似於幾十年前伽瑪暴的觀測,因為當時設備的限制,無法追蹤到伽瑪暴的具體位置,所以在60年代末發現之後的三十年內,對於其研究並沒有進展,知道90年代末的時候,義大利的bepposax衛星因為快速追蹤的特性,發現了伽瑪暴餘暉,從而開啟了深入伽瑪暴的序幕。

(4)射電暴通常都是不重複的,也就意味著他們出現在天空當中的位置是隨機的,然而到目前為止,發現了兩例射電暴的多次重複爆發。

(5)射電暴最早由西弗吉尼亞大學的Duncan Lorimer教授所發現,2016年的時候,他在國台做了一次報告。我自己有寫報告總結的習慣,所以當時就對報告做了簡單總結,貼出來與大家分享,希望大家有所收穫。


1967年10月,劍橋大學卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratory)的安東尼·休伊什(Antony Hewish)教授的研究生——24歲的喬絲琳·貝爾·伯奈爾(Jocelyn Bell Burnell)檢測射電望遠鏡收到的信號時無意中發現了一些有規律的脈衝信號,它們的周期十分穩定,為1.337秒。起初她以為這是外星人「小綠人」(LGM)發來的信號,但在接下來不到半年的時間裡,又陸陸續續發現了數個這樣的脈衝信號。後來人們確認這是一類新的天體,並把它命名為「脈衝星」。

先引用一段維基上的內容。這次感覺有那麼點似曾相識,當年脈衝星的信號第一次被檢測到也被當成是來自「小綠人」的問候,所以這次很可能又是新的未被發現的自然現象

看下面第一顆脈衝星發現時的信號記錄,顯得重複、有規律,像是發電報一樣。

另外先進文明還用發散大能量不集中、帶寬底下的無線電來通信是非常低效的,如同低效的電報在今天一樣。進入太空的文明就算沒突破光速限制發展出超光速通信技術,也會使用高效、能量集中、帶寬大、保密性好的激光通信來滿足太空通信的需要。2.5瓦的激光能點燃紙張,而貼著2.5瓦的燈泡摸上去照你恐怕都不會覺得多熱,這就是信號強度的差別比手機、Wifi信號一格跟滿格的感覺還大

2013-14年NASA已經成功在地球和月球之間測試太空激光通信,是月球大氣和粉塵探測器的附帶實驗任務,實驗表明地月間的通信帶寬達到了622 Mbps,8K超高清視頻直播都不是夢。

人類現有的激光通信的帶寬大約是Ku波段衛星通信的40倍,未來在距離地球4千萬千米的深空(主小行星帶)都能達到125M的帶寬,這非常的驚人激光通信會在未來會逐漸普及

未來地球和火星之間的激光通信中繼衛星示意圖

激光通信的優勢

激光通信未來計劃

注意了,無線電信號和激光一樣快,是電磁波的不同頻率。激光通信可以說管子更粗流量加大,但是水本身流速沒加快。見下面波段頻率圖,對通信而言頻率越高,傳輸帶寬越高。這是因為激光可用頻帶寬,看下圖就知道光學頻率區間比無線電頻率大多,注意圖是對數坐標要看頻率數值本身。感謝 @甜草莓 的指正提醒。

注意無線電頻率在左邊

我認為激光通信取代無線電通信可能也是我們目前沒真正接收到地外文明通信信號,產生費米悖論進而衍生出黑暗森林猜想的關鍵原因

注意外星通信激光束只有偶爾掃過地球位置才可能被人類截獲,而人類的大型望遠鏡不是無死角全天監控,都忙於各種特定的觀測任務,拍攝深空天體往往需要很長時間的曝光。對這種相比自然天體暗弱多的瞬發性現象很難發現。就是巡天觀測也是陸續掃描拍攝天空,然後拼接,例如著名的斯隆數碼巡天。巡天用的望遠鏡還為了廣角視場而犧牲了觀測能力。最終就算成功截獲了外星激光通信,也得從各種干擾中分辨出是非自然現象,由於前面提到的偶然性,除非專門朝著太陽系發射否則很難在有生之年截獲第二次。沒有足夠樣本,解碼破譯等就更不可能了。注意了中國的500米「天眼」是射電望遠鏡,無法探測到光學信號。好比手機的天線、基帶無法當攝像頭用。

因此截獲外星文明的通信比想像的困難多,不是你樹立幾個大鍋就能聽到的,這不是拍諜戰片。

不過不要太灰心,人類未來新的廣角巡天望遠鏡正在建設中,例如口徑8.4米的大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,簡稱LSST),其CCD感測器像素高達32億,每張照片的視角則相當於40個滿月!這能有效提高人類截獲外星激光通信信號的概率(雖然依舊很低)。相信LSST只是新起點,而不是終點,會有更多更強的巡天望遠鏡出現,發現此類瞬態現象的概率也會加大。

LSST解剖圖

有人覺得激光的角度不夠廣,以為現代的衛星通信和廣播一樣360度散播,實際上不是這樣,下圖就是典型的地球靜止軌道通信衛星波束覆蓋示意圖,可見信號不是直接廣角撒一大片,而是許多個狹窄波束組成網路。

典型的地球靜止軌道通信衛星波束覆蓋示意圖

記住很多天體都能產生強烈的無線電信號發射,例如脈衝星、類星體、活動星系核甚至巨行星、褐矮星的極光。注意下圖裡,木星極光的無線電發射功率大於10吉(一百億)瓦,一座讓很多人避之不及手機基站信號發射功率大約才20瓦

巨行星的極光發射

要知道木星的無線電信號發射功率對於脈衝星、類星體、活躍星系核等天體相比不及九牛一毛


對於尋找外星生命、文明,用巨型望遠鏡(注意是光學望遠鏡,不是射電望遠鏡)組成長基線干涉測量儀陣列效果比發信號喊破嗓子管用多,通過分析光譜甚至直接成像能主動而不暴露自身的去研究探測遙遠未知世界,不用守株待兔監聽等回答——距離稍遠點例如幾十光年,光速傳播的信號一來一回,發信號的無法活著等到收到回應的那天,堪比在歐洲丟漂流瓶探索新大陸,也無需複雜的破譯外星語言編碼,還能獲取更詳細真實的信息,這個可以參見下面我另一個回答。

為什麼現在的天文望遠鏡還不能驗證外星文明呢??

www.zhihu.com圖標

目前建設中的歐洲南方天文台極大望遠鏡(ELT)結構圖,口徑達39.3米,注意圖中人體比例

大型光學望遠鏡的設計建造比更大的射電望遠鏡難製造多,對比一下同口徑的拋物面衛星電視天線和天文望遠鏡的價格就知道了。

慘遭取消的100米口徑超級地面望遠鏡

研究中的100米口徑超級太空望遠鏡

更強的是藉助引力透鏡效應,利用太陽引力對光的彎曲拿太陽充當口徑和其一樣巨大的終極望遠鏡,不過因為太陽引力透鏡的焦點超過550天文單位(標準日地距離,冥王星才大約40天文單位)非常遙遠,並且引力透鏡的成像是扭曲的環形,需要經過複雜的處理修正等問題需要克服。然而在未來不是不可解決的。

下面附上一張太陽系外行星光譜分析示意圖。

太陽系外行星光譜分析模擬之一

可見就算沒直接成像,光通過光譜就能了解很多東西,例如地貌、化學成分。


有人說不同時間在多個位置發現類似信號,是不是外星飛船在超光速飛行?消息來源和真假我先不評論,這邏輯很好笑,相距極大位置發現多個類似信號恰恰證明這更是自然現象,脈衝星也就是這樣。說明這種自然現象不是個例,而不是超光速飛船什麼的

關於超光速航行問題,人類目前只有初步的超光速飛行理論假設,例如曲速引擎、蟲洞航行之類的。跟實際距離非常的遙遠,可能比牛頓時代跟衛星上天還遠。就是理論無誤也沒人知道如何具體實現,下面三張圖是NASA的曲速引擎研究。

突破光速比可控核聚變遙遠多,至少可控核聚變還能說還有兩三十年,然而沒人知道實現曲速需要多久。

根據目前已知情況,我認為這個宇宙里生命可能是普遍的,因為很多天體都存在或者可能存在地下/冰下液態水海洋,然而絕大部分生命很可能是單細胞微生物,高級點的多細胞生物可能也以菌絲、海綿、水母、蠕蟲為主,真正進化智慧生物、智慧生物又發展出文明並且成功進步到太空時代的不會很多。生命可能是普遍的,科技文明可能就相對罕見的多。注意這是根據已知情況的推測,所以比較保守謹慎。

所以不要動不動把科幻帶入現實,把一切未知現象都歸結於外星人這樣和人類蒙昧時期把一切不理解的都當神跡顯靈,產生宗教神話去迷信崇拜有什麼差別?現代的邪教團伙也很喜歡聳人聽聞的炒作外星人入侵、地球毀滅,人類滅絕、陰謀論等聳人聽聞的東西,例如下面這個

在自媒體包括微信微博等上看到的自己也要判斷,不要盲信然後傳謠,最後被偽科學甚至邪教蠱惑利用。如果發現神魂顛倒,整天嚷嚷外星人、傳銷念經一樣不停反覆喊奇怪口號、散布聳人聽聞傳言的成年人要警惕是不是搞邪教性質的活動。不是邪教就是有精神疾病例如受迫害妄想症,請及時送醫治療,至少也得安排心理諮詢,以免耽誤病情導致惡化。


某些營銷號說的恰恰相反,本次發現讓我們可以排除「這種信號來自外星人」這個選項。

這次的發現和隨之而來的討論很容易讓人想起歷史上另一起公案。

1967年,還在讀天體物理研究生的約瑟琳·貝爾在用射電望遠鏡進行觀測時,發現一個周期性脈動的信號源。一開始這個信號也無法被解釋,也是「不排除」是外星人發出的,因而被編號為「小綠人一號」。

後來爭議怎麼結束的呢?沒過多久貝爾又發現了第二個類似的周期性脈動信號——如果發現一個說不排除是外星人還可以,發現兩個的話,就肯定可以排除是外星人了,不然這外星人是不是也太好找了?

"Here I trying to get a Ph.D. out of a new technique, and some silly lot of little green men had to choose my aerial and my frequency to communicate with us," she wrote in the article for Cosmic Search Magazine.

But then, Bell Burnell resolved the problem. She went back through some of the data from the radio array and found what looked like a similar, regularly repeating signal, this one coming from an entirely different part of the galaxy. That second signal indicated that this was a family of objects, rather than a single civilization trying to make contact.

這種現象的普遍存在,讓人們相信它具有天體物理來源。這被認為是一種新天體,也就是所謂的脈衝星——也就是大質量恆星死亡後遺留的殘骸中子星。

這次也類似,快速射電暴一開始作為一種偶發現象,我們並沒有期待它會重複。所以當幾年前第一起重複出現的快速射電暴被發現時,我們也可以講「不排除是外星人」。

但這次Nature發布的,是第二起重複出現的快速射電暴。應該說有了第二起,我們就可以非常有把握地排除掉這種信號來自「外星人」這個解釋了——距離以億光年計的兩個互不認識的外星人,相隔若干億年、用類似的方式各自發出一組重複暴發信號,居然還正好就在短短几年內(幾乎同時)讓地球人收到?腳後跟想都知道不可能。

如果這都是外星人乾的,這外星人是不是也太好找了?

這才應該是解讀這則新聞的正確腦迴路。


謝邀。這應該是指《自然》今日(北京時間1月10日)在線發布的這個研究:CHIME發現13個快速射電暴,包括迄今記錄的第二個重複暴|Nature論文:

「《自然》19年1月在線發表的A second source of repeating fast radio bursts描述了迄今記錄到的第二個重複快速射電暴(fast radio burst,FRB),這一重複暴也是《自然》另一篇伴隨論文Observations of fast radio bursts at frequencies down to 400 megahertz13個最新探測到的射電暴之一。

在最新探測到的快速射電暴中,有一個名為FRB 180814.J0422+73的快速射電暴會重複爆發——僅為第二次此類重複暴。作者報告了探測到的6次重複爆發,且似乎源自同一位置。據估算,這些爆發的起源距離地球約15億光年,是另一個重複暴FRB 121102的一半左右。作者指出了兩次重複暴的一些相似之處,或表明兩者具有類似的輻射機制或傳播效應。鑒於CHIME的儀器已經探測到了第二個重複快速射電暴,作者假定未來能探測到大量重複暴源頭。」

關於此前記錄到的重複快速射電暴,2018年1月發表的一項研究提出,重複快速射電暴可能誕生於極端環境下的一顆中子星:

「快速射電暴是持續時間為數毫秒、來自銀河系外的射電脈衝,其物理起源未知。此前唯一已知的重複快速射電暴(FRB121102)被定位於一個矮星系中的一片恆星形成區,其紅移約為0.2。然而,射電暴的起源,源頭的本質和周圍環境的特徵仍舊沒有定論。

荷蘭阿姆斯特丹大學和荷蘭射電天文研究所的Jason Hessels和同事用阿雷西博天文台的威廉?戈登望遠鏡檢測到來自FRB121102的16次爆發。作者發現這些爆發具有很高的、多變的法拉第旋轉值——射線波穿越等離子區的磁場時產生的極化面旋轉。這些發現表明FRB121102位於磁場強度極大、溫度極高的環境中,此前這樣的環境只在巨大黑洞附近被觀察到;然而,其他模型也可能解釋這些屬性。作者提出爆發持續時間短或許暗示它們來自類似以上環境中的一顆中子星。」


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