
最新研究显示,理解脉冲星信号中极其细微的变化,不仅能推动脉冲星本身的研究,还可能为其他天文学分支带来突破,其中就包括寻找地外智慧生命的 SETI 项目。SETI 研究所的天文学家正尝试从遥远宇宙“信标”的微弱闪烁中,解读无线电信号在穿越银河系时所经历的复杂干扰过程。
研究发现,恒星之间稀薄的星际气体足以让脉冲星信号的到达时间发生十亿分之一秒量级的偏移。尽管这种变化对人类来说几乎无法察觉,但对于依赖脉冲星作为高精度时间基准的实验而言,却具有关键意义,尤其是在低频引力波探测以及搜寻潜在外星文明信号的研究中。
SETI 研究所天文学家、该研究的主要作者格蕾丝·布朗表示,脉冲星是研究宇宙环境的理想工具,它们不仅能帮助科学家理解极端天体本身,还能揭示恒星邻域中物质分布和物理过程的细节。她指出,这项成果的意义已经超出了脉冲星研究的范畴。
自 2023 年初开始,布朗团队使用位于加州、由 SETI 运营的艾伦望远镜阵列,对脉冲星 PSR J0332+5434 展开了长达近 10 个月的高频观测。这颗脉冲星距离地球 3000 多光年,是目前无线电观测中最明亮的目标之一。
通过接近 400 次观测,研究人员发现,脉冲星无线电信号的闪烁特征会在数百天的尺度上缓慢演变。这种现象源于信号在传播过程中穿过星际空间中的带电粒子云,尤其是自由电子。它们会对无线电波产生散射和轻微延迟,形成类似恒星在地球大气中闪烁的无线电对应现象。
随着地球、脉冲星以及星际介质的相对运动,无线电频谱中会出现不断变化的明暗结构。这些结构会导致脉冲信号到达时间发生几十纳秒的偏差,而正是这些看似微不足道的差异,可能对高精度天文实验产生深远影响。
在利用脉冲星定时阵列寻找低频引力波的研究中,科学家正是通过分析脉冲到达时间的微小异常,来探测时空的细微伸缩。如果星际介质引起的延迟没有被准确建模,它们可能会干扰甚至误导对真实引力波信号的判断。
研究人员指出,这些成果同样为 SETI 提供了重要工具。对闪烁特征的掌握,有助于区分真正来自遥远恒星系统的信号与地球上的人为无线电干扰。布朗表示,穿越脉冲星附近星际空间的信号,通常会呈现特定的闪烁模式。
如果某个信号缺乏这种特征,那么它更可能只是来自地球的噪声,而非太阳系之外的智慧生命迹象。
目前,这项工作仍在持续推进之中。继 2022 年底的试点阶段后,研究团队已对约 20 颗脉冲星进行了为期一年的系统监测。尽管尚未发现闪烁变化中存在可重复的长期规律,但研究人员认为,更长时间、更大样本的观测,有望进一步提高对星际扭曲效应的预测能力,并提升相关校正方法的精度。