有望尋找外星生命?我國最大的望遠鏡厲害在“哪裡”?

2016年,中國500米口徑球面射電望遠鏡(FAST),同時也是世界上最大的單口徑射電望遠鏡——首次聚光。從那時起,望遠鏡經歷了廣泛的測試和調試,並於2020年1月正式上線。在這段時間裡,它還促成了多項發現,包括近100個新的脈衝星。

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根據中國科學院領導的一個國際科學家團隊最近的一項研究,FAST可能還有另一個用途:搜尋地外文明(SETI)!基於他們與非營利科學組織“突破計劃”的合作,這項研究的作者們強調了FAST可以實現一些新奇的SETI觀測的方法。

射電望遠鏡的優勢

500米口徑球面射電望遠鏡被譽為“中國天眼”,由我國天文學家南仁東於1994年提出構想,歷時22年建成.簡單地說,由於我國射電望遠鏡規模巨大,它比以前的射電望遠鏡有很多優勢。首先,FAST的主表面直徑為500米,最大有效孔徑為300米,是目前世界上最大的射電望遠鏡,可以比阿雷西博射電望遠鏡觀測到更大的天空區域。FAST把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣,將深空通訊數據下行速率提高100倍!2020年1月11日,500米口徑球面射電望遠鏡通過國家驗收,投入正式運行。

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FAST的主要優點是它有效的收集區域。FAST形成了直徑300米的拋物線,是l波段(覆蓋中性氫等)最大的總收集區域,比其他任何望遠鏡,包括VLA、Effelsberg、Arecibo、GBT等都要大。與最先進的接收器一起,FAST提供了指向點源的最佳增益,這就是SETI(系外文明搜尋)信號。

快速望遠鏡的構想也考慮到了SETI研究的可能性。因此,2016年,“突破聆聽計劃”(BLI)與中國科學院國家天文臺(NAOC)簽署了一份文件,以促進未來的合作,將FAST引入他們的射電望遠鏡網絡。

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作為非營利研究組織“突破計劃”(Breakthrough initiative)的一部分,BLI計劃耗時10年,耗資1億美元,旨在“開展最詳細、全面和深入的搜索,尋找其他星球上的先進生命”。這些努力目前依賴於三架望遠鏡,其中包括綠岸望遠鏡、帕克斯射電望遠鏡和自動行星探測器。

另一個主要優點是FAST配備了19波束焦平面饋電喇叭接收陣列,大大增強了它的視野。與之相比,阿雷西博的7束和帕克斯射電望遠鏡的13束,這兩束都為SETI的探測提供了前所未有的速度,並有效地濾除了來自地球的無線電頻率干擾(RFI)。

我國射電望遠鏡還配備了最新的計算硬件、軟件和網絡。此外,我們已經成功地測試了一種新的觀測模式,允許同時獲取不同目的的數據,而且這是第一次任何射電望遠鏡記錄脈衝星和氫數據流進行大規模調查。

我國科學家表示,利用同樣的技術,科學家們設計並開始了一項新的調查,叫做“共生射電天文學快速調查(craft)”。這次調查將同時尋找各種射電源,如脈衝星、快速射電爆發(FRBs)、星系和氫。一旦FAST裝備了SETI的儀器,預計該觀測將能夠為SETI提供充足的時間,同時還能實現其其他主要的科學目標。

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我國FAST的設計綜合體現了我國高技術創新能力。它將在基礎研究眾多領域,例如宇宙大尺度物理學、物質深層次結構和規律等方向提供發現和突破的機遇,也將在日地環境研究、國防建設和國家安全等方面發揮不可替代的作用。

FAST的目標

至於FAST會搜索什麼,研究小組在他們的研究中也包括了一些想法和建議。正如我國科學家指出的,這些項目將包括對系外行星的調查,這些調查是由NASA的凌日系外行星調查衛星(TESS)等下一代望遠鏡發現的,目的是尋找外星通訊的證據。

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除了盲法搜索,我們還將瞄準TESS行星和仙女座星系。在等效各向同性輻射功率(EIRP)方面,FAST的靈敏度將足以探測到TESS行星上的任何類人技術,即這個世界的雷達比阿雷西博還強大一些。在仙女座的遠處,FAST可以探測到卡爾達舍夫二型或任何更強大的文明。

卡爾達舍夫等級是一種用來衡量一個文明的技術的先進等級的方法,以一個文明能用來與通訊交流外行星的能量的多少為基礎。也就是說能用大量能量與外界溝通的行星,才可以算入卡爾達舍夫等級。

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我們是否這麼快就能探測到這麼先進的文明,我們是否會看到他們已經成功地利用了整個星系的能量?它可以在尋找其他宇宙射電源的同時做到這一點嗎?聽起來很有希望!與此同時,Breakthrough Listen的十年調查仍在繼續,數據也在不斷積累。

如果有智慧生命存在的證據,FAST正在幫助我們我們正在接近它!

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