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1170万光年外传来重复宇宙信号,是“谁”发出的?要回复吗?

来自宇宙的无线电信号无疑是天文学家最为关注的信号之一,尤其是那些重复出现的无线电波,这意味着也许有外星文明正在试图联系我们。因为人类使用无线电波进行通信,自然而然也会认为外星文明也有类似的科技。

根据发表于《自然》(Nature)杂志的一项新研究[1],天文学家再次探测到了一个强烈的重复无线电信号:FRB?20200120E,它的源头成功被定位,距离地球1170万光年。然而,这个信号源出现在非常意想不到的地方,让天文学家非常困惑,挑战了现有的理论。

这类信号被天文学家称之为快速射电暴(FRB),它们有两大特点:一个是持续时间极短,通常只有几毫秒;另一个是输出的能量极高,有的可以超过5亿个太阳所能产生的能量总和。

2007年,天文学家第一次意外发现了这种奇特的信号。由于是短时间内的无线电爆发,而且基本上都是一次性的,所以它们的源头很难定位到,也不清楚它们究竟是如何产生的。

到了2012年,天文学家第一次探测到了重复出现的FRB 121102,这是首个已知具有规律性周期的无线电爆发。这个信号先是进入为期67天的爆发期,然后是90天的静默期。中国天眼FAST射电望远镜在投入观测后,也曾多次接收到这个神秘的信号。

经过分析,天文学家终于确认了FRB 121102的源头,来自于30亿光年外的一个矮星系。至于是什么机制产生的,并没有确认,相关的猜测包括中子星、超大质量黑洞。

此前,已发现的快速射电暴大都来自宇宙深处,距离银河系数亿至数十亿光年。而根据这项新研究,天文学家不但再次探测到一个罕见的重复无线电爆发,而且它的源头距离地球还非常近,这是研究快速射电暴起源的好机会。

观测结果显示,FRB?20200120E源自于1170万光年外的M81星系(又称波德星系),这是已知距离我们最近的银河系外快速射电暴。M81星系直径约9万光年,尽管其距离地球较近,但我们在地球上无法用肉眼看到它。

就像大部分星系那样,M81星系中心也潜伏着一个超大质量黑洞,其质量估计为太阳的7000万倍,这是我们银河系中心超大质量黑洞的17倍。M81的超大质量黑洞很活跃,正在吞噬大量的物质,并向外发射出包括无线电波在内的各种电磁波。

然而,FRB?20200120E源头并非是超大质量黑洞,而是一个球状星团。作为恒星高度集中的区域,球状星团中至少有几万颗恒星,它们之间通过引力作用束缚在一起,形成独特的结构。

先前的研究表明,FRB?20200120E可能是由磁星发出的。某些大质量恒星最终可能会坍缩成具有超强磁场的中子星,也就是磁星,它们可以周期性爆发出强烈的无线电波。

经过几万年的能量爆发后,磁星的磁场会逐渐衰弱,最终成为普通的中子星。也就是说,磁星都是最近形成的,它们的存在时间并不久。

但问题是球状星团都非常古老,存在时间可达上百亿年,里面都是老年恒星,质量很低,寿命很长,没有机会形成磁星。因此,在球状星团中发现快速射电暴,让天文学家感到诧异,快速射电暴不该出现在那里。

在这项新研究中,天文学家提出了新的观点,FRB?20200120E来自高度磁化的中子星,但它不是直接从大质量恒星核心坍缩而来的磁星,而可能是中子星在白矮星的吸积诱导坍缩过程中形成的,要么是白矮星或中子星双星系统中合并形成的。

不过,这种解释还是缺乏证据。因为这些天体通常还会伴随着X射线或伽马射线活动,但天文学家并没有探测到。这个快速射电暴的起因还没有真正揭开。

对于重复出现的快速射电暴,哈佛-史密松森天体物理中心的Avi Loeb教授提出了不同看法,他认为这些信号可能是由文明等级非常高的外星文明发出的。

毕竟,宇宙真的很大,既然地球上可以出现智慧文明,就不能排除遥远星系的某颗星球上也出现了文明。但如果真的是外星文明,我们现在也没有能力回复他们。就算回复了,也没有什么意义。因为信号一来一回,所需的时间至少长达2340万年。

参考文献

[1] F. Kirsten, B. Marcote, K. Nimmo, et al. A repeating fast radio burst source in a globular cluster, Nature, 2022, 602, 585-589.