1974年,位于波多黎各的阿雷西博望远镜完成改造,成为当时全球口径最大的射电望远镜。天文学家弗兰克·德雷克便提出,可以利用其强大功率,主动向外星发射无线电信号,期盼与地外文明建立联系。
经过一番选择后,最终确定向距离地球2.5万光年外的M13球状星团,发送一段持续时间为169秒的无线电信号,这段信号是从二进制进行编译,信号虽然简短,但是内容却非常丰富,如今这段信号还在飞行途中,如果一切顺利,那么在5万年后,人类将会收到地外文明的回信。
这段信号虽然发送了,但是却面临一个巨大的问题,那就是发送的功率太小,只有450千瓦,相对于2.5万光年的距离,信号在衰减之后,已经微乎其微了,还能否被地外文明接收到呢?
这就好比在太平洋那一头丢个石头,在水面上产生了水波,想在太平洋这头能够接收到石头的波纹信号,想想都是一件不可能的事情。
但是发送信号的科学家们,对此却非常有信心,那就是信号虽然衰减非常厉害,但是并不会完全消失,如果地外文明的科学技术水平足够发达的话,那么就具备接收这种微弱信号的能力。
三体中把恒星当成信号放大器可行吗?或许是受到阿雷西博望远镜向M13星团发送信号的影响,32年后,一位在娘子关水电站工作的员工,写下一本名为三体的科幻小说。
在小说中,他或许认为阿雷西博望远镜这样发送信号的话,信号衰减太厉害,无法被地外文明接收到,所以就加入了这么一段情节,那就是把恒星当成放大器。
这就好比在一个很大的空间里,由于空间太过空旷,当你讲话的时候,站在后排的人因为声音衰减,无法听到你在说什么。
但是如果有个扩音器的话,那么就可以把声音进行扩大,即便在后排的人也能听到。而三体中的设定,就是把恒星当成一个扩音器。
三体中虽然没有详细说明,为何可以利用太阳作为信号放大器,但是有种假设前提就是太阳内部有种未知的电离结构,当信号进入其中后,激发了某种状态,实现信号放大的效果。
而且这个放大效果不是几倍,而是几十亿倍的被放大。最终传播到数光年外的三体星,被地外的三体文明接收到,从而引发了地球人与三体人的矛盾。
然而,在现实中这种设想根本就不会存在。因为太阳本身就是一个巨大的信号源,虽然其绝大部分辐射能量都是以可见光的方式存在。然而,即便是剩下能量发送的电磁信号,也远远超过了人类发射的能量强度。
在理论上来说,这些信号发送到太阳中后,就如同一滴水掉进大海中,不仅不会放大,而且还会埋没其中。
而想要达到信号扩大的效果,仅靠太阳内部某种机制,显然不太现实,但是也并非没有机会,那就是引力透镜效应。
根据爱因斯坦的相对论,在致密天体周围,空间出现扭曲,这种扭曲在特定的角度下,会呈现出放大镜的效果,放大镜很多人小时候都玩过,可以进行聚焦。
当散射过来的阳光,经过放大镜后,就可以聚焦成为一个点,从而增加了能量强度。而人类发送的电磁信号,经过引力透镜后,进行聚焦的话,那么就可以一定程度上进行放大。
但是有一点与三体中设定不同的是,这个信号信号只能聚焦到一个点,也就是有个特定方向,无法达到三体中说的那种全频率广播的情况。
哈工大新发现,或许通过另外一种方式扩大信号近日,哈工大发表了一篇论文,发表在《自然·通讯》杂志上面,论文的名字为《具备时间分辨率的太阳日冕中磁流体动力学波棱镜效应》。
这篇论文是什么意思呢?虽然无法像三体一样把太阳当做信号放大器,但是却可以如同引力透镜一样,对信号进行聚焦从而提高能量强度。
我们都知道太阳是一个巨大的火球,无时无刻都在释放能量。太阳在释放能量的过程中,也不是一直都风平浪静,而是经常会呈现出剧烈的活动,其中一个就是太阳耀斑。
在发生太阳耀斑期间,会释放出比平时更大的能量,一部分物质被抛射到太空中,这货在那个现象被称为日冕物质抛射。
这些被抛射的物质即便都是电离的等离子体,如果这些等离子体完全附着在磁场的磁力线上,当电磁波在这种介质中传播的时候,被称为磁流体动力学波。
而哈工大的科研人员在研究日冕的过程中,就发现了一个现象,那就是当磁流体动力学波在经过日冕一些区域的时候,竟然被聚焦了起来。其过程就好像放大镜在聚焦光线一样。
这个能够聚焦的区域被称为冕洞,而冕洞是日冕中温度较低、等离子体密度较低,磁场强度较低的区域,因为在观测时候,这处地方的辐射比较弱,看起来颜色较低,所以就被称为冕洞。
根据观测,当磁体动力学波经过冕洞的时候,会由四周扩散变为焦点聚焦,其聚焦后的波动振幅增加了3倍左右,所携带的能量提升了7倍左右。
虽然有一定放大效果,但是与三体中信号被放大数十亿倍显然差距太大,并且地球信号发送到太阳,由于其距离本身就有1.5亿公里,本来就衰减很多,即便放大个几倍,恐怕还没没有最初从地球上发送的信号能量大了。
所以,那些以叶文洁为偶像,想要向地外文明发射信号的朋友,可能要失望了。虽然冕洞对电磁信号确实可以起到聚焦和放大的效果,但是想要如三体那样,向地外文明发送信号,还差远了。