恒星活动或使无线电波发生变化导致人类错失了外星文明的信号？

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主译：孙宇峰

校对：Soramine

审核：牧夫天文校对组

美编：余家劲

后台：王启儒

https://sorae.info/astronomy/20260310-seti-signal-bandwidth.html

人类数十年来持续开展的“地外文明探索”（SETI）计划，至今仍未发现确凿证据。针对这一现象，学界提出了多种假说：认为“两个文明同时存在于相近时空的可能性极低”，或是“现代人类尚无法接收发达文明所使用的高端通讯”等。

人类为何始终无法接收到外星文明的无线电信号？最新研究给出了一种新解释。SETI研究所的维沙尔·加吉尔与格雷丝·C·布朗指出，外星文明的无线电信号可能因他们的母星所围绕恒星的活动而产生“模糊”效应，导致我们难以捕捉到这些信号。两位学者的联合研究成果已发表在权威学术期刊《天体物理学杂志》上。

▲ 美国国家射电天文台（NRAO）的甚大阵（VLA）（图片来源：Jeff Hellerman，NRAO/AUI/NSF）

宇宙天气的影响可能导致无线电信号扩散

加吉尔和布朗两位专家指出，导致信号难以被探测到的原因，可能是“宇宙天气”——即恒星活动引发的宇宙环境变化。

SETI项目的核心任务一直是搜寻来自外星文明的无线电信号。究其原因，除了人类自身对无线电波的广泛应用外，我们推测用于信息传输的信号与自然界中的无线电波不同，会采用极窄的频段（窄带）进行传输。由于这类信号的人工特征更容易被识别，因此我们捕捉到它们的几率自然也会更高。

然而，从外星文明母星发射到宇宙空间的无线电信号，会穿越母星绕行恒星释放的恒星风和日冕物质抛射等等离子体流。两位学者在论文中指出，这种等离子体扰动会使无线电信号的波形发生畸变，从而引发尖锐频率峰值向宽广频谱区域扩散的现象，即频谱展宽（Spectral Broadening）。

简而言之，用于识别人工无线电信号的“窄带”这一关键线索，可能会因恒星活动而消失。

【▲ 示意图展示了来自地球外文明母星（绿色）的无线电信号（蓝色）穿越恒星（橙色）周围宇宙空间的示意图。该现象表现为：当无线电信号穿过恒星释放的等离子体扰动时，其波形会发生畸变，导致原本尖锐的频率峰值逐渐扩散（频谱展宽）。引自论文（Credit: Vishal Gajjar and Grayce C. Brown）】

“模糊”信号的出现完全出乎传统算法意料

这一现象可能对当前的SETI项目造成致命打击。因为分析射电望远镜观测数据的算法大多经过优化，专门用于识别自然界中不可能出现的特定窄带强射电信号——说白了就是那些“极其尖锐的尖峰式无线电信号”。

加吉尔和布朗对太阳系附近百万个恒星系进行的模拟研究表明，当观测射电频率为1GHz时，通常约1Hz的信号幅度在超过30%的星系中会扩大10倍以上；而当频率为100MHz时，这一幅度在超过60%的星系中会扩大100倍以上。

也就是说，即便外星文明的无线电信号真的传到了地球，那些因频带扩展导致峰值强度减弱的信号，很可能被判定为噪音或不符合标准，最终被忽略的可能性极大。

【▲ 该模拟展示了地外文明无线电信号的“模糊化”过程。左侧红色曲线呈现原始的极强无线电信号，右侧蓝色曲线则显示恒星活动导致信号频带扩展，峰值强度衰减至原始水平的6%。引自论文（Credit: Vishal Gajjar and Grayce C. Brown）】

对未来地外文明探索计划（SETI）的建议

此外，两位科学家的模拟结果显示，这种现象在银河系中占恒星总数约75%的红矮星（M型星）周围尤为常见。通常认为红矮星周围更容易形成类地行星，因此作为搜寻地外文明的重要目标备受关注，未来的搜寻工作可能需要考虑无线电信号变化的可能性。

加吉尔和布朗两位专家在展望未来探测时提出，对于正在建设中的平方千米射电望远镜阵（SKA）等新一代观测设备，必须构建新型探测算法。他们强调，在使用这些设备时，不仅要对窄带射电信号保持敏感，还需具备对“稍宽的射电信号”的探测能力。

责任编辑：甘林

牧夫新媒体编辑部

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图源：NASA, ESA, CSA, STScI; Processing: Joseph DePasquale (STScI)

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