天天科普 | 中国天眼能找到外星人吗？它到底能“看”到什么？

11月4日

中国科学院国家天文台

召开了新闻发布会，宣布截至目前

中国天眼（FAST）累计发现

脉冲星数量超过240颗

中国天眼（FAST）自今年1月验收以来，设施运行稳定可靠，近一年已经观测服务超过5200个机时，达到预期设计目标近2倍。

截至目前，FAST累计发现脉冲星数量超过240颗，基于FAST数据发表的高水平论文达到40余篇。FAST在快速射电暴方面的研究成果5日凌晨发表在国际科学期刊《自然》杂志上。

今天我们来研究一下：

中国天眼究竟是干什么的？

为何要寻找脉冲星？

中国天眼可以“看”到外星人吗？

中国天眼

中国天眼（FAST）是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，建成启用之后就一直备受关注，是我国天文领域的重器。

光学望远镜小伙伴们都听说过，那么什么是射电望远镜呢？其实就是无线电望远镜，它相当于一个巨大的接收系统。

以FAST为例，那口“大锅”就是天线，它的作用主要是把宇宙中微弱的射电波段的电磁波接收下来并通过反射汇聚到焦点处（即位于大锅中间的馈源舱）。馈源舱再把电磁波的信号收集起来变成电压信号，然后将其放大，进行记录、分析等处理。

图源数字北京科学中心

中国天眼比原世界最大的射电望远镜观测天区大1倍，最大跟踪时长长1倍，综合性能提高约10倍！是当之无愧的最大口径、最高灵敏度的单天线射电望远镜。

中国天眼是“大科学设备”，大科学装置是指须通过较多资金投入和浩瀚工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，以实现重要科学技术目标的大型设施。

其科学技术目标必须面向国际科学技术前沿和国家重大需求，为国家科学技术进步、国防建设与社会经济的发展做出战略性、基础性和前瞻性的贡献。

FAST 太大了，近距离只能用鱼眼摄像的方式拍摄

（王珅 摄）

我国为什么需要大科学装置研究天文？这就要说一下天文学研究的重要意义。

天文学从诞生起一直是自然科学的核心学科和前沿学科之一，它的每一次重大突破都会在“不经意间”对整个基础学科乃至人类文明的进程带来巨大震撼和推动。

在发展天文学中累积的观测成果、技术革新不仅在国家安全、国民经济方面起到重要作用，而且切实的改变了每一个普通人的生活。

比如，对太阳黑子爆发活动的观测预报关乎发电厂和电网设备的安全；空间碎片的监测预警关乎在轨卫星的安全，进而影响我们的通讯和出行导航。

试想一下，如果没有长期细致的观测记录，精准快速的计算模型，哪怕只是短暂发生的太阳风暴和极小的空间碎片，都会造成电网中断、卫星失灵，给国民的生产生活带来不可估量的损失。

而且在建设大科学装置的过程中，也会产生许多改变生活的技术和设备。

比如生活中很难离开的Wi-Fi的部分核心技术，就是澳大利亚的Dr. John O’Sullivan 在验证霍金辐射的研究过程中开发出来的新技术。

视频来源人民视频

为何要寻找脉冲星

很多小伙伴以为，中国天眼建造的目的是寻找“外星人”，中国天眼工程总工艺师王启明纠正了人们的这种认识，他指出：

中国天眼的科学目标中，确实也包括寻找地外文明，但这并不是排在首位的目标，排在最前列的目标是寻找脉冲星。

所谓脉冲星就是快速自转的中子星，因其不断地发出电磁脉冲信号而得名。看到这里，有人会问了，发现了脉冲星有什么作用呢？

脉冲星的结构

其实，脉冲星的理论和观测研究对推动天文、天体物理、核物理、粒子物理、等离子体物理、广义相对论和引力波等领域的发展都有着非常重要的意义。

脉冲星是个头不大、高速旋转的星体，旋转时会同时发射出高能射线，而这些辐射束周期性快速地扫过地球时，地球上会看到一个个周期脉冲。

通过探测到的脉冲，科学家们可以利用它的周期频率作为参照，寻找它的低频引力波，可以利用脉冲星的射线来了解我们星系的结构，并且科学家们还可以利用它来验证爱因斯坦的广义相对论。

FAST发现的脉冲星艺术效果图

图片来源：国家天文台

当然，FAST射电望远镜除了可以用于研究脉冲星，它还可以用来研究中性氢、黑洞吞噬小天体、星体演化，搜寻外星文明也是FAST射电望远镜的任务之一。

中国天眼可以找到外星人吗

事实上，中国天眼针对外星人的搜寻行动，早就开始了。2018年，中国天眼安装并调试了专门用于地外文明搜索的后端设备。

这个后端设备的主要功能就是从中国天眼浩如烟海的电磁信号中，筛选出有用的窄带候选信号，而把天体和人工信号排除掉。

国际宇航大会(IAC)搜索地外文明计划常设委员会(IAA SETI)会员、中国地外文明搜寻(SETI)科学家、北京师范大学天文系宇宙学与地外文明研究团组张同杰教授表示：

中国天眼的后端设备非常有效，高分辨率，对宇宙噪音的处理能力非常出色，这将让中国天眼在外星人搜寻上如虎添翼。

图片来源：新华社

截至目前，中国科学家已经发表了三篇与地外文明搜索相关的论文，包括中国天眼第一批地外文明搜索研究成果、中国天眼进行地外文明探索巡天的量化展望和地外文明的理论研究。

张同杰教授补充说明，由于采取共时观测模式，外星人搜寻并不会干扰中国天眼正常的科学观测。

来源：数字北京科学中心、科技日报、中国科学院国家天文台、科普中国

原标题：《天天科普 | 中国天眼能找到外星人吗？它到底能“看”到什么？》

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