人类首次接收到,系外行星向地球发出神秘信号,距离仅51光年

2021-01-15 21:42:06 科学领航员

近日,美国康奈尔大学领导的一个国际科学家团队通过射电望远镜阵列监测宇宙,探测到了来自牧夫座τ系统的射电脉冲串。该信号可能是第一次从太阳系以外的行星上收集到的射电信号,而且该行星距离地球仅51光年远。

为什么确定脉冲信号来自于行星

牧夫座τ是牧夫座的一个双星系统,双星系统是指由两颗恒星组成,相对于其他恒星来说,位置看起来非常靠近的天体系统,1996年的时候,科学家杰弗里·马西和保罗·巴特勒利用径向速度法在这里发现了一颗质量超过木星5倍的巨大行星牧夫座τ b,这颗行星有着“千年行星”的绰号。

科学家推测神秘射电信号就是牧夫座τ b发出的。

科学家认为,单恒星系统会比多恒星系统更容易出现生命,单恒星系统中的引力比较简单,因此天体运行时比较规律,如果在多恒星系统中,每颗行星受到的引力干扰就相当严重。除此之外,还要考虑双星与原行星盘的相互作用能否保障类地行星在宜居带内形成。

宇宙中的各类天体每时每刻都在不断向外发出各种电磁辐射,除了无线电波(射电)和微波之外,还有能量高得多的辐射类型,比如X射线和γ辐射等等。

很多天体都能产生强烈的射电辐射,例如脉冲星、类星体、活动星系核甚至巨行星、褐矮星的极光。

自2007年起,天文学家已经发现大约100道神秘射电信号,这些射电信号就像贯穿宇宙的激光一样,会与磁场、等离子区、宇宙填充物相遇,它们会捕获关于星系际空间的信息,可以用作搜索宇宙奥秘的重要工具

但是之前发现的射电脉冲信号,因为色散量较大的、持续时间为毫秒级,因此也被称为快速射电暴,科学家认为是来自一颗高度磁化的中子星(即磁星,有着极强的磁场,能不断地向外释放出强大的电磁辐射),或在矮星系中心的超大质量黑洞。

而这次的射电信号为什么科学家会认为来自一颗行星呢?

恒星在核心处进行核聚变的同时,还会向外释放大量高能的等离子体,这就是所谓的恒星风。这些恒星风在穿行于太空之中的时候,会遇到行星的磁场,发生剧烈的碰撞。在这个过程中,高能粒子的速度变化会以无线电波的形式被科学家检测到,这种现象在统计学上被称为“bursty(突发式数据)。

太阳发出的恒星风我们一般称之为太阳风,星际边界探测器就曾观测记录了太阳风(从太阳释放的数百万公里/小时的带电粒子流)与地球大气层猛烈碰撞。太阳风会破坏地球大气层,但不会偏移地球磁场方向。

太阳风碰撞地球磁场

木星,是一颗巨型行星,它的磁层更是大到让你意想不到。木星磁层平均宽至500万公里(300万英里),这是木星自身宽度的150倍,几乎达到了太阳宽度的15倍,木星的磁层中充满着来自太阳的带电粒子,这些粒子在木星周围形成了非常强的辐射带。

因此,木星有很强的磁场,其表面赤道附近磁场强度为3高斯,约为地球磁场的10倍,极区磁场还要强,约为9~11高斯。有如此大的磁场,与太阳风相互作用是必然的。所以,科学家很早就发现了木星是太空中最亮的射电源,它发射很强的电磁波噪声。

科学家研究了木星的射电辐射特征,并对这些辐射进行缩放,以模拟来自类似木星的遥远系外行星的可能辐射特征。这些结果成为搜索来自40至100光年之外系外行星射电辐射的模板。

因此,科学家在仔细研究了近100个小时的射电观测结果后,认为这次的脉冲信号来自于行星。

神秘信号想告诉地球什么

科学家一般认为射电信号并不是智慧生物用来互相沟通的那种电波,而是一种自然产生的电磁波。

多年以来,科学家们一直知道磁场对于维持行星宜居性的重要意义,只是苦于没有方法探测系外行星是否存在磁场。

在这幅牧夫座τ b系统的艺术效果图中,线条代表看不见的磁场,它保护这颗炽热的星球不受太阳风的影响。

而射电信号中蕴藏了非常丰富且重要的信息,这是人类第一次接收到行星发出的射电信号,它可以让我们更加了解行星内部结构、大气逸散和宜居性方面的数据。除此之外,还可以有助于天文学家破译恒星与行星相互作用的物理学原理。

如果通过后续观测得到证实,这次射电爆发的探测将为我们打开一扇观察系外行星的新窗口,也为我们提供一种探索数十光年外的外星世界的新方法。

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