对1300多颗恒星的观测发现无法解释的光脉冲现象

六十多年前，外星智慧生命搜索（SETI）正式始于弗吉尼亚州西岸格林班克天文台的奥兹玛计划。

这项调查由著名天文学家弗兰克·德雷克（他提出了德雷克方程）领导，在1960年4月至7月期间，使用天文台25米（82英尺）的碟形天线监测天苑四（Epsilon Eridani）和鲸鱼座τ（Tau Ceti）——两颗邻近的类似太阳的恒星。

从那时起，人们以不同波长开展了多项调查，以搜寻其他恒星周围技术活动迹象（又称“技术特征”）。

虽然尚未发现表明存在先进文明的确凿证据，但有许多情况科学家无法排除这种可能性。

在最近的一篇论文中，美国国家航空航天局（NASA）资深科学家理查德·H·斯坦顿描述了他对1300多颗类似太阳的恒星进行多年光学SETI信号调查的结果。他指出，这次调查从一颗距离地球约100光年的类似太阳的恒星上发现了两个快速且相同的脉冲，这与四年前观测到的来自另一颗不同恒星的类似脉冲相匹配。

斯坦顿博士是NASA喷气推进实验室（JPL）的资深人员，其工作包括参与“旅行者”任务，以及担任重力恢复与气候实验（GRACE）任务的工程经理。

退休后，他致力于利用位于加利福尼亚州大熊城谢伊草甸天文台的76.2厘米（30英寸）望远镜和他设计的多通道光度计进行外星智慧生命搜索（SETI）。描述他调查结果的论文发表在《宇航学报》（*Acta Astronautica*）杂志上。

多年来，斯坦顿使用这些仪器观测了1300多颗类似太阳的恒星，以寻找光学SETI信号。与传统SETI调查不同，传统调查使用射电天线搜寻潜在外星传输的证据，而光学SETI则寻找可能由激光通信或定向能阵列产生的光脉冲。

近年来，由于“突破摄星”计划、NASA的星际探索定向能推进（DEEP – IN）概念以及类似的星际任务概念，后一种情况受到了关注。

正如斯坦顿所指出的，光学SETI领域的根源可以追溯到1961年施瓦茨和汤斯的一项研究。他们推断，外星智慧生命（ETI）发出比其恒星更亮的光信号的最佳方式是通过强烈的纳秒激光脉冲。

人们使用特殊设备在红外波长、高分辨率光谱或可见光中搜寻这些脉冲。正如斯坦顿通过电子邮件向《今日宇宙》（*Universe Today*）所述，他的SETI搜索与传统光学调查不同：
“我的方法是使用光子计数法，对一颗恒星凝视大约1小时，以天文学中被认为是非常高的时间分辨率（100微秒样本）对恒星的光进行采样。
“然后在由此产生的时间序列中搜索脉冲和光学音调。该仪器使用现成的组件，可以组装成一个基于个人电脑的系统。我不确定是否还有其他人在投入大量时间做这件事。我不知道有任何类似脉冲的发现。”

经过多年搜索，斯坦顿在观测HD 89389时报告了一个意想不到的“信号”。HD 89389是一颗F型恒星，比我们的太阳稍亮且质量更大，位于大熊座。

根据斯坦顿的论文，这个信号由两个快速、相同的脉冲组成，间隔4.4秒，在之前的搜索中未被发现。然后，他将其与飞机、卫星、流星、闪电、大气闪烁、系统噪声等产生的信号进行了对比。

正如他所解释的，在HD89389周围检测到的脉冲有几个特点，使其与之前见过的任何信号都不同：
“a. 这颗恒星先变亮 – 变暗 – 再变亮，然后恢复到其环境水平，整个过程约0.2秒。这种变化太强烈，不可能是由随机噪声或大气湍流引起的。你如何能让一颗直径超过一百万公里的恒星在十分之一秒内部分消失呢？这种变化的源头不可能和恒星本身一样远。
b. 在所有三个事件中，都看到了两个基本相同的脉冲，间隔在1.2到4.4秒之间（今年1月18日观测到的第三个事件未包含在论文中）。在超过1500小时的搜索中，从未检测到过类似这样的单个脉冲。
c. 第一个脉冲峰值之间恒星光线的精细结构，在4.4秒后的第二个脉冲中几乎完全重复。没人知道如何解释这种现象。
d. 在同步摄影中，在恒星附近未检测到任何移动的物体，在背景传感器中也没有，该传感器很容易检测到靠近目标恒星的遥远卫星。来自飞机、卫星、流星、鸟类等常见信号与这些脉冲完全不同。”

对类似信号的历史数据重新检查后，发现2021年在HD 217014（51 Pegasi）周围也检测到了另一对脉冲。这颗主序G型恒星距离地球约50.6光年，在大小、质量和年龄上与我们的太阳相似。

1995年，法国上普罗旺斯天文台的天文学家检测到一颗系外行星围绕这颗恒星运行，这是一颗热木星，后来被命名为Dimidium。这是最早检测到的系外行星之一，也是首次在主序星周围发现系外行星。

斯坦顿说，当时这个信号被认为是鸟类造成的误报而被忽略。然而，详细分析排除了所有观测到的脉冲由鸟类造成的可能性。斯坦顿探讨的其他可能性包括可能由冲击波导致的地球大气衍射。

然而，这不太可能，因为冲击波必须与两个光脉冲完美同步出现。其他可能性包括太阳系中遥远天体对星光的衍射、地球卫星或遥远小行星造成的部分日食，以及直边（如索末菲效应所描述的）的“边缘衍射”。
（此处有一张关于光在直边周围衍射的图片，图注：光在直边周围的衍射可以解释这个信号。（加州大学圣巴巴拉分校实验宇宙学小组））

还有一种可能性是引力波可能产生了这些脉冲，这需要进一步考虑。另一个有趣的可能性是这可能是外星智慧生命的结果。

正如斯坦顿所指出的，任何调制这些恒星光线的东西一定相对靠近地球，这意味着任何外星智慧生命活动一定在我们的太阳系内。然而，斯坦顿强调需要更多数据。
“目前这些解释都不太令人满意，”他说，“我们不知道什么样的物体能产生这些脉冲，也不知道它有多远。我们不知道双脉冲信号是由在我们和恒星之间穿过的物体产生的，还是由在不穿过视场的情况下调制恒星光线的物体产生的。在我们了解更多之前，我们甚至无法确定是否与外星人有关！”

光学SETI（OSETI）或激光SETI有几个例子，包括“突破聆听”组织和高能辐射成像望远镜阵列系统（VERITAS）合作开展的联合项目。

然而，斯坦顿的方法为未来的SETI调查提供了许多机会，可以搜索类似的光脉冲例子。为此，他提出了两种方法，这可能会揭示更多关于这种现象的信息，并帮助天文学家更严格地限制其可能的原因：
“使用同步光学望远镜阵列寻找事件。如果物体在恒星和我们之间移动，这种方法应该能告诉我们它垂直于视线方向的移动速度，以及潜在的大小和距离。
“（另外，）如果恒星的光线在没有物体穿过视场的情况下被调制，那将非常有趣。用相隔几百公里的望远镜观测事件，可能会发现每个脉冲到达时间的任何差异仅仅是由于从恒星到每个望远镜的光传播时间不同造成的。那么，除非这种变化能以某种方式归因于恒星本身，否则我们将有更多需要解释的东西！”

本文最初由《今日宇宙》发表。阅读原文。