有望寻找外星生命?我国最大的望远镜厉害在“哪里”?

2016年,中国500米口径球面射电望远镜(FAST),同时也是世界上最大的单口径射电望远镜——首次聚光。从那时起,望远镜经历了广泛的测试和调试,并于2020年1月正式上线。在这段时间里,它还促成了多项发现,包括近100个新的脉冲星。

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根据中国科学院领导的一个国际科学家团队最近的一项研究,FAST可能还有另一个用途:搜寻地外文明(SETI)!基于他们与非营利科学组织“突破计划”的合作,这项研究的作者们强调了FAST可以实现一些新奇的SETI观测的方法。

射电望远镜的优势

500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”,由我国天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成.简单地说,由于我国射电望远镜规模巨大,它比以前的射电望远镜有很多优势。首先,FAST的主表面直径为500米,最大有效孔径为300米,是目前世界上最大的射电望远镜,可以比阿雷西博射电望远镜观测到更大的天空区域。FAST把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘,将深空通讯数据下行速率提高100倍!2020年1月11日,500米口径球面射电望远镜通过国家验收,投入正式运行。

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FAST的主要优点是它有效的收集区域。FAST形成了直径300米的抛物线,是l波段(覆盖中性氢等)最大的总收集区域,比其他任何望远镜,包括VLA、Effelsberg、Arecibo、GBT等都要大。与最先进的接收器一起,FAST提供了指向点源的最佳增益,这就是SETI(系外文明搜寻)信号。

快速望远镜的构想也考虑到了SETI研究的可能性。因此,2016年,“突破聆听计划”(BLI)与中国科学院国家天文台(NAOC)签署了一份文件,以促进未来的合作,将FAST引入他们的射电望远镜网络。

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作为非营利研究组织“突破计划”(Breakthrough initiative)的一部分,BLI计划耗时10年,耗资1亿美元,旨在“开展最详细、全面和深入的搜索,寻找其他星球上的先进生命”。这些努力目前依赖于三架望远镜,其中包括绿岸望远镜、帕克斯射电望远镜和自动行星探测器。

另一个主要优点是FAST配备了19波束焦平面馈电喇叭接收阵列,大大增强了它的视野。与之相比,阿雷西博的7束和帕克斯射电望远镜的13束,这两束都为SETI的探测提供了前所未有的速度,并有效地滤除了来自地球的无线电频率干扰(RFI)。

我国射电望远镜还配备了最新的计算硬件、软件和网络。此外,我们已经成功地测试了一种新的观测模式,允许同时获取不同目的的数据,而且这是第一次任何射电望远镜记录脉冲星和氢数据流进行大规模调查。

我国科学家表示,利用同样的技术,科学家们设计并开始了一项新的调查,叫做“共生射电天文学快速调查(craft)”。这次调查将同时寻找各种射电源,如脉冲星、快速射电爆发(FRBs)、星系和氢。一旦FAST装备了SETI的仪器,预计该观测将能够为SETI提供充足的时间,同时还能实现其其他主要的科学目标。

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我国FAST的设计综合体现了我国高技术创新能力。它将在基础研究众多领域,例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇,也将在日地环境研究、国防建设和国家安全等方面发挥不可替代的作用。

FAST的目标

至于FAST会搜索什么,研究小组在他们的研究中也包括了一些想法和建议。正如我国科学家指出的,这些项目将包括对系外行星的调查,这些调查是由NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)等下一代望远镜发现的,目的是寻找外星通讯的证据。

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除了盲法搜索,我们还将瞄准TESS行星和仙女座星系。在等效各向同性辐射功率(EIRP)方面,FAST的灵敏度将足以探测到TESS行星上的任何类人技术,即这个世界的雷达比阿雷西博还强大一些。在仙女座的远处,FAST可以探测到卡尔达舍夫二型或任何更强大的文明。

卡尔达舍夫等级是一种用来衡量一个文明的技术的先进等级的方法,以一个文明能用来与通讯交流外行星的能量的多少为基础。也就是说能用大量能量与外界沟通的行星,才可以算入卡尔达舍夫等级。

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我们是否这么快就能探测到这么先进的文明,我们是否会看到他们已经成功地利用了整个星系的能量?它可以在寻找其他宇宙射电源的同时做到这一点吗?听起来很有希望!与此同时,Breakthrough Listen的十年调查仍在继续,数据也在不断积累。

如果有智慧生命存在的证据,FAST正在帮助我们我们正在接近它!

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