FAST捕捉到了地外文明信号？我们的“天眼”到底都看到了些啥？：FAST捕捉到了地外文明信号？

原标题：FAST捕捉到了地外文明信号？我们的“天眼”到底都看到了些啥？

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作者：袁懋（国家天文台）
来源：《知识就是力量》杂志
中国“天眼” ，全称500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope ，简称FAST），是中国独立自主设计并建造的世界最大的单口径射电望远镜。天眼于1994年开始选址和预研究， 2016年9月25日落成进入调试期；2020年完成国家验收，面向全球科学家开放。这只“观天巨眼”设计之初便拟定了一系列科学目标，以推动全球科学家在这些科学领域取得新的突破。那么，中国“天眼”到底可以观测到什么，这只巨眼究竟在看什么呢？
原本除了中国“天眼”FAST之外，世界上还有另一座可与之比肩的大射电望远镜——阿雷西博射电望远镜（Arecibo）。阿雷西博口径305米， 1962年便建成投入使用。迄今为止已经帮助全世界科学家取得了一系列重大科学成果，包括一项诺贝尔物理学奖。不过令人惋惜的是， 2020年12月1日，服务天文学长达58年的阿雷西博设备因老化发生坍塌，悬吊设备平台砸穿望远镜巨大反射面，最终退出历史舞台，给一个时代划上了终结符。如今，全球只剩下中国“天眼”一只“眼睛”了。

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曾经的阿雷西博射电望远镜

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发生坍塌后的阿雷西博射电望远镜
探究宇宙起源之谜
标准宇宙学模型告诉我们，宇宙起源于约138亿年前的大爆炸，初生的宇宙温度极高，核合成后充满电离的氢元素。在快速冷却过程中，带电的氢元素逐渐复合成电中性的氢。中性的氢元素不断聚集合并，由此拉开了今天可观测宇宙演化的序幕。

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星系的可见光(亮白色区域)范围外，还有大量的射电波段探测到的中性氢气
体(蓝色区域)(图片来源/NRAO）
作为宇宙中最古老、最简单、分布最广泛的成分，中性氢的研究既可以用来追溯宇宙演化历史，也可以用来研究星系物质分布、动力演化以及可能的暗物质分布。由于中性氢可以辐射出十分微弱但独特的射电辐射（由于其波长为21厘米，故又称21厘米线），因此可以用高灵敏度望远镜捕捉其辐射信号。作为目前世界上最灵敏的射电望远镜之一， FAST在探测中性氢上有得天独厚的优势。 2020年7月，中国科学家用FAST已成功探测到了3个低红移星系的中性氢发射线，或可有助于银河系外星系的暗物质分布研究。

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宇宙演化历史和中性氢的合成
脉冲星：宇宙中神秘的“灯塔”
脉冲星是一种大质量恒星演化到后期，经过超新星爆发后留下的“遗物” 。目前的理论认为，恒星在后期由于核聚变元素耗尽，自身引力会引发星体坍缩。小质量的恒星（诸如太阳）会留下白矮星；超大质量的恒星可能会留下一个黑洞；中等质量的恒星坍缩后就会留下一颗中子星。中子星的射电辐射以脉冲的形式到达地球，故也称脉冲星。

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双黑洞绕转并和引发的时空涟漪会影响脉冲星脉冲到达地球的时间
脉冲星是一类非常神奇的天体。其最主要特征是：质量大（量级约10万倍地球质量），半径小（仅10千米左右）。如此巨大的质量被压缩在仅一个城市大小的空间内，其密度之高，压强之大令人无法想象。此时其内部物质组成将不再是普通物质状态：可能是原子核被压碎后游离出来的中子，甚至可能是连中子也被压碎后游离出的更基态的夸克。脉冲星另外的一个最具代表性的特征是超快且精准的自转速度，其自转速度最快达每毫秒转一圈。当脉冲星的射电辐射脉冲从两级辐射出来被望远镜探测到后，我们就可以根据探测到的脉冲周期来确定脉冲星的自转周期了。部分脉冲星自转周期极其稳定（亿年才变化一秒），甚至超过了目前人类的时间标准——原子钟。

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射电脉冲星（中子星）假想图