「外星人」搜索史上的懸案:哇信號坐標終于確認,來自人馬座方向

困擾了科學家們將近半個世紀的謎題揭曉,1977年,俄亥俄州立大學接收到了一個強度超強的疑似外星文明信號,驚訝之余,負責課題研究的天文學家Jerry R. Ehman在記錄紙上寫下了超級感嘆的「WOW!」,這是SETI計劃史上最重要的信號,沒有之一!

科學家希望能收到重復信號,但令人遺憾的是再也沒有在同頻段、同方向上收到過相近的信號,也一直未能確認信號的發送方,5月6日,一篇發表在《國際天體生物學雜志》上論文揭示了信號來源,位于人馬座方向、一顆距離1800光年的恒星!

波瀾壯闊的SETI計劃:里程碑式的WOW!信號

SETI計劃的全稱是「Search for extraterrestrial intelligence」(搜尋外星智慧),它并不是一個單獨的計劃,而是由多個獨立計劃構成但目標都會搜尋外星智慧生物信號的計劃。最早是1960年開始于康奈爾大學的天文學家弗蘭克·德雷克主導的奧茲瑪計劃,方法是使用西弗吉尼亞州格林班克的直徑為26米的射電望遠鏡監測太陽系附近的恒星有無射電信號,顯然并沒有結果。

同時在更早一些的1956年,被俄亥俄州立大學批準建設了一個俄亥俄州立大學射電天文臺望遠鏡,這個約翰 D.克勞斯設計的望遠鏡于1961年竣工,1963年投入使用,主要以一個平面反射器構成,長103米,寬33米,相當于一臺直徑53米拋物面天線。

這就是著名的Big Ear射電望遠鏡,從1965年~1971年的主要任務是巡天,繪制全天區射電源地圖,1973年時,在完成對河外射電源的巡天調查后,俄亥俄州立大學將大耳朵分配給外星智能(SETI)的科學搜索,此后就發現了它在SETI計劃上名垂青史的記錄。

早在1959年,康奈爾大學的物理學家菲利普·莫里森和朱塞佩·科科尼就認為,外星智慧生命最可能用1420MHZ(21厘米)的氫波段或者其倍頻波段,因此大耳朵射電望遠鏡監聽的就是這些波段。

WOW!信號發現!

1977年8月15日,作為志愿者的美國天文學家杰里·R·埃曼(Jerry R. Ehman)在檢查大耳朵射電望遠鏡監聽打印機打出的長長紙帶(早期缺少低成本的記錄手段,對于監聽到的信號,一般都是打印到紙帶上成本最低)時,突然發現一個強度極高的信號,與以前相比就像是一個一個失去心跳多時的人突然開始了心跳那一剎那的心電圖!

強度達到了6EQUJ5,興奮無比的埃曼直接在紙帶上圈出了這個信號,并且加上了一個他常用的語氣詞「WOW!」,這就是所謂的哇信號來歷,但這6EQUJ5究竟表示什麼意思呢?有很多朋友在介紹這個信號時稱將其解碼后為6EQUJ5,其實是不對的,它的意思如下圖:

相信各位應該是發現問題了,6EQUJ5只是在間隔取樣的縱坐標(時間)對應的橫坐標(信號強度)的采樣點對應值,信號強度從1~9,后續是A~Z,在大約72秒的時間窗口內采樣值從6一直上升E然后是Q再到U極值,然后再回落到J,最后以5結束,這是用高斯函數擬合的信號強度與時間圖。

這個采樣其實容易漏失掉很多信息,因為它只記錄了信號強度,而且采樣時間相隔10秒以上,如果期間有波動根本就不得而知,而且即使有編碼也無法解碼,但顯然SETI計劃并不是想記錄這些偶發信號,而是從偶發信號中找到重復信號,繼而接收到長期信號。

WOW!信號,卻再也沒有重復

就像前文描述的那樣,天空中到處都是射電信號,但就像4人的心電圖,幾乎就是一條毫無波瀾的鋸齒線,所以當埃曼看到這個信號時有多興奮,而且這個信號強度是72秒,對于大耳朵在弗吉尼亞緯度下,這種固定角度的射電望遠鏡,其觀測周期就是72秒,因為地球是會自轉的,收到這個信號的天球坐標如下,由于大耳朵天線的問題,坐標可能有兩個:

赤經有兩個可能的位置:

19 h 22 m 22 s ± 5 s(正號角) 19 h 25 m 12 s ± 5 s(負號角)

赤緯則明確測定為−27°03′ ± 20′,對應的天區如下圖:

當然更關鍵的是這是一個窄帶信號,信號的帶寬小于10KHZ,另外有兩個不同的數值的頻率,分別是1420.356MHz(JD Kraus)和1420.456MHz(JR Ehman),兩者與氫線1420.406MHz的差異都小于50KHz,幾乎就在科學家設想的智慧文明信號的范疇中。

這個消息傳開后,全球SETI界猶如被打了一劑強心針,多個射電天文臺開始關注起這個天區,但令人意外的是從此以后卻再也沒有發現,而埃曼在此后幾個月內都會在收到信號的時刻關注大耳朵的紙帶,但同樣也沒有收到過這個重復信號,埃曼也在漫長的等待中耗盡了最后一絲耐心。

1987年和1989年,Robert Gray使用在橡樹嶺天文臺(英語:Oak Ridge Observatory)的META陣列搜尋這個訊號,但是也未能再監測到類似的信號。

1995年和1996年,Gray還使用了比大耳朵更強而有力的甚大天線陣進行搜索,同樣毫無結果。

1998年,開發商從俄亥俄州立大學購了大耳朵射電望遠鏡的場地用于擴建附近的高爾夫球場時,射電望遠鏡被拆除,SETI計劃歷史上「最偉大」的發現設備就此消失。

人馬座距離1800光年的恒星:可能有智能生物嗎?

2022年5月6日,在《國際天體生物學雜志》上發表的最新論文顯示,「WOW!」信號發送位置被精確定位到了某一顆恒星,其過程如下:

首先作者阿爾貝托·卡巴列羅確定發送信號的兩個帶狀區域,當年發布的精確坐標如下:

RA: 19h25m31s ± 10s (for the positive horn), 19h28m22s ± 10s (for the negative horn), DEC: −26°57′ ± 20′,  

在這個范圍內總共有66顆G型和K型恒星,阿爾貝托·卡巴列羅使用了大耳朵射電望遠鏡精確的設計參數以及當時的狀態,以及作者制定的篩選規則,從這些目標中逐漸將范圍縮小,最終確定為信號發送的源頭為一顆編號為:2MASS 19281982-2640123的恒星。

2MASS 19281982-2640123

這顆恒星的溫度為 5783K,半徑為0.9965662 太陽半徑,光度是太陽的1.0007366倍,距離為1801光年,幾乎就是太陽的翻版,這顆恒星位于人馬座方向,就全天區而言,比較靠近銀心。

盡管這顆恒星的位置相對于信號有2.2秒的RA 誤差/差異和17角分的DEC差異,但作者認為可能性最高,另外還有兩個候選者:

2MASS 19252173-2713537,溫度為5,791 K,光度為太陽的0.92倍 2MASS 19282229-2702492,估計溫度5774K,光度太陽的0.85倍

顯然作者的尋找標準是類日恒星,從上述幾顆恒星來看,類日恒星周圍出現生命的機率會比較高,但論文中并沒有說明這些恒星是否有行星,假如要確定的話,還請TESS望遠鏡再三搜索。

但更有可能的是這一次信號發射并非人為,比如早有科學家指出,可能是一顆在太陽系內路過的彗星的氫氣云被激發后發射的信號,因為信號幾乎沒有紅移或者藍移,另外這個信號的色散量(色散是判定距離的重要標志)到底有多大,是不是符合在太陽系外信號的特征,似乎作者都沒有提及,這讓人疑竇叢生,也許作者一開始就走入歧途了。

另外提醒下,在arXiv預印本論文網站上,作者阿爾貝托·卡巴列羅已經有發表過,這次刊登在《國際天體生物學雜志》上,應該算是正式發表了。

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