中国「天眼」向全球开放，科学家能找到外星文明吗？

中国贵州，一只硕大无比的「天眼」，正静静躺在黔南布依族苗族自治州的喀斯特洼坑中，好奇地打量着宇宙。

▲ 500 米口径球面射电望远镜中国「天眼」. 图片来自：新华网

它是个四岁多的娃娃，却有着强大的「躯体」，由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端及观测基地等几大部分构成，是一台 500 米口径球面射电望远镜，面积相当于 30 个标准的足球场。

它的爸爸是中国天文学家南仁东先生。1994 年，南仁东先生提出建设构想。历时 22 年，「天眼」于 2016 年 9 月 25 日落成启用，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。

日前，中国向世界宣布，「天眼」将于 2021 年 4 月 1 日正式对全球科学界开放，为人类外空命运共同体提供贡献和发展经验。

这只眼睛能看什么？

眼睛，当然是用来看「光」的。

人类之所以能看到东西，是因为电磁波进入了我们的眼睛，而可见光，就是电磁波里很小的一部分波段。

同时，还有很多波段的电磁波仅凭肉眼看不到，这些电磁波携带了大量信息，其中涵盖了大量极其重要的天文研究对象，比如射电星系、类星体、脉冲星和宇宙微波背景辐射等等，这就需要借助「天眼」一类的射电望远镜来接收、分析这些信号。

▲ 可见光只占电磁波里很小一部分. 图片来自：维基百科

「天眼」工程总工程师兼首席科学家南仁东介绍，借助「天眼」，人类可以做很多事：

1. 可以将中性氢观测延伸至宇宙边缘，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体
2. 能用一年时间发现约 7000 颗脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律
3. 有希望发现奇异星和夸克星物质
4. 发现中子星 —— 黑洞双星，无需依赖模型精确测定黑洞质量
5. 通过精确测定脉冲星到达时间来检测引力波
6. 作为最大的台站加入国际甚长基线网，为天体超精细结构成像
7. 可能发现高红移的巨脉泽星系，实现银河系外第一个甲醇超脉泽的观测突破
8. 用于搜寻识别可能的星际通讯信号，寻找地外文明

睁眼看宇宙，成果有几何？

在宣布向全球科学家开放前，「天眼」已投入运行几年，成果颇丰。

2017 年 10 月，「天眼」发现 2 颗新的脉冲星，一个脉冲星距离地球 1.6 万光年，自转周期为 1.83 秒，被命名为 J1859-01。另一颗距离地球约 0.41 万光年，自转周期为 0.50 秒，命名为：J1931-01。

2017 年 12 月，「天眼」再次发现 3 颗脉冲星。截至目前，「天眼」共发现了超过 240 颗脉冲星。「天眼」在短短两年内发现脉冲星数量，超过同期欧美多个脉冲星搜索团队发现的数量总和。

▲ 脉冲星假想图. 图片来自：天文在线

2020 年，4 篇论文同时在著名学术期刊《自然》上发表，发现并论证了一个河内快速射电暴 FRB 200428 起源于磁星 SGR 1935+2154，为「快速射电暴源于磁星」这一理论猜测增添了有力的证据。其中一篇论文正是基于「天眼」的观测成果。

天眼的意义在哪里？

2020 年 4 月，「天眼」观测时间分配委员会开始向国内天文界征集自由申请项目，半年多来接到 170 余份申请，申请的总时间约 5500 个小时，实际批准 1500 个机时，只有 30% 能得到支持，竞争相当激烈。

2021 年 1 月，中国宣布「天眼」向全球科学家开放后，在科学界引起了热议，许多国家的科研团队和科学家立即发出了申请，但最终中国只能尽量腾出约 10% 的观测时间用于共享。

由此可见，「天眼」的意义有多么重大。而它之所以含金量如此高，是因为它的观测数据是人类迈入太空更深处的基础。

1. 绘制宇宙精确「地图」

细心的你应该发现了，脉冲星这个关键词出现了很多次。在说它前，我们先来说说航海。

如果你开着一艘船在茫茫大海上航行，没有地图，没有指南针，没有定位系统，能不能到达目的地只能靠运气。

但如果你有一个定位系统，一切都变得格外轻松，你知道航线是怎么样的，目前自己在哪个位置，接下来要精确地往哪里航行等等。

想象一下，如果你开着一艘恒星级飞船，从太阳系出发，到 4 光年外的另一颗恒星系去，能靠什么定位？

没有办法精准定位。

▲ 和平面导航不同，太空导航没有东西南北上下之分. 图片来自：Guillermo Ferla（Unsplash）

太阳不过是宇宙亿万恒星中普通得不能再普通的一颗星星，仅靠太阳定位的后果只有一个，你会永远迷失在宇宙中。

「天眼」重点观测和寻找的脉冲星，就是目前已知最好的宇宙级定位参照物。

正如地球有磁场一样，恒星也有磁场；也正如地球在自转一样，恒星也都在自转着；还跟地球一样，恒星的磁场方向不一定跟自转轴在同一直线上。这样，每当恒星自转一周，它的磁场就会在空间划一个圆，而且可能扫过地球一次……要发出像脉冲星那样的射电信号，需要很强的磁场。而只有体积越小、质量越大的恒星，它的磁场才越强。而中子星正是这样高密度的恒星，只有高速旋转的中子星，才可能扮演脉冲星的角色。