从搜寻外星文明到谜一样的快速射电暴——快速射电暴之谜上篇 1888年

1888年，德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹发明了首个无线电装置，现在物理中的无线电波频率单位就是以他的名字命名的。 1895年意大利的伽利尔摩·马可尼发明了利用无线电收发信息的设备。上世纪初，在一战、二战期间，科学家利用无线电技术发明了雷达，一开始是用于雾天防止船只相撞的，但在二战期间很自然地被用到了军事方面，直到如今。

文章图片
看不见的电磁波——射电天文学
到了上世纪3、40年代，科学家开始在天文学观测中应用无线电技术，开始建造大型的无线电接收装置并用于巡天观测，一门全新的观测天文学——射电天文学出现了，也正式开启了多波段天文学。
近百年来，射电天文学取得了硕果累累，从宇宙的第一缕光——宇宙微波背景辐射、早期宇宙天体——类星体、预言中的致密星——中子脉冲星、生命的源头——星际有机分子……直到近年不可能完成的任务——黑洞拍摄成像！

文章图片
智慧的呼唤——寻找地外文明
而作为刚开始应用无线电技术的人类，自然会想到：在遥远的宇宙深处，会不会也存在另一个文明，他们同样也掌握了无线电技术，他们会不会正使用无线电向宇宙发出智慧文明的呼唤？
于是，从上世纪60年代开始，科学家展开了一个名为“搜寻地外文明计划”（SETI），利用各种可行的方式在茫茫宇宙中寻找智慧文明的迹象。美国天文学家法兰克·德雷克（就是那个写下那个计算外星文明数量的德雷克方程的科学家）于1960年时完成首次SETI实验。从此，搜寻地外文明的信号就成了射电天文学里的一个奇怪任务。

文章图片
奇异的重复信号——脉冲星发现
1967年10月，英国剑桥大学卡文迪许实验室的一位研究生乔丝琳·贝尔·伯奈尔在检查射电望远镜的观测数据时发现了一组周期非常严格的脉冲信号，最初她以为这就是外星人发来的信息。后来随着更多的脉冲信号被发现，最终这种脉冲信号被确认为一种自然的天体：预言中的致密星——中子星。这是较大质量的末期恒星结束核聚变后，由于失去能量无法抗衡自身引力，从而突破电子简并压坍缩形成的致密星。当一颗自转轴与磁轴并不共轴的中子星在高速自转过程中，偏移的磁轴周期性指向地球时就会产生的周期性电磁脉冲信号，因此这种能产生脉冲信号的中子星就被称为脉冲星。在著名的蟹状星云中就有一颗周期为33毫秒的脉冲星。（下图）

文章图片
未解之谜——Wow！信号
在贝尔发现脉冲信号十年后的1977年8月，美国天文学家杰里·R·埃曼在专门用于寻找地外文明的射电望远镜观测记录中发现一个72秒的地外信号。之所以确认它是一个地外信号是由于它刚好与该天线扫描天空时对于特定方向的观测时间相同，均为72秒！埃曼兴奋地在打印出来的射电信号上标注了一个“Wow!”（哇！）并圈出了其中的异常信号。但此后大家再往该方向观测，就再也没有发现相同信号，这成为了一宗天文学悬案。

文章图片
暴露地球文明——阿雷西博信息
守株待兔自然不是科学家的唯一选择，他们决定采取主动，向茫茫宇宙发送来自地球文明的信息！1974年11月16日，科学家通过当时全球最大的单口径射电望远镜，美国天眼阿雷西博望远镜的雷达发射器，向2.5万光年外的M13球状星团发送了一段包含1679个二进制数字的地球文明信息——阿雷西博信息。
阿雷西博信息由最容易被破译的二进制码组成，包含了二进制数字1-10、构成生命的5种基本元素的原子序数、人类DNA的基本结构、人类DNA的双螺旋形状、男人身高、形状、当时世界总人口、太阳系太阳和九大行星、阿雷西博望远镜的相关信息。

文章图片
毫无意外，我们并没有收到回应……
短暂而强烈的射电爆发——快速射电暴
【从搜寻外星文明到谜一样的快速射电暴——快速射电暴之谜上篇】几十年时间过去了，到了本世纪初，天文学家在射电望远镜的观测数据中发现了一些只有数毫秒的超强射电爆发，它们爆发时间仅有几毫秒，但爆发的信号亮度极高，科学家形象地称之为快速射电暴。这些被探测到的射电信号有一个特点，就是有极大的色散量。大家中学时都知道牛顿的三棱镜分光的实验，通过三棱镜把一束白光分解成七种颜色的光，这就是光的色散现象，它是由于不同频率的光具有不同的折射率导致的，不同的折射率也导致了光通过介质时的速度差异。