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他俩把地球人“出卖”了

小猫咪 育儿 2024-01-23斯科特   旅行者   星团   地球   先驱者   天文学家   银河系   路标   恒星   脉冲   下图   外星人   宇宙   位置   地图

有两位天文学家,

他们把地球关键信息“泄露”,

制作了某种“四维银河系定位系统”,

从此以后外星人可以按图索骥。

如果宇宙是座巨型城市,

地球是城市中一个很小的房间——

那么,

我们把地球的门牌号写在小纸片上,

扔到宇宙这座城市中,

会有外人找上门来吗?

摄影:ROBERT SIMMON, NASA EARTH OBSERVATORY; REBECCA HALE, NGM STAF

所言非虚——

早在近半个世纪前,

天文学家就设计了一张地图:

它能够在银河系任何地方指向地球,

且任何有能力拦截宇宙飞船的科技文明,

都足以破译这张地图。

那么外星人会找上门来吗?

(点击下图,以查看高清版“脉冲星地图”)

摄影:COURTESY FRANK DRAKE

1972年和1973年,在两位天文学家的决定下,地图被刻在“金唱片”上,先后搭乘“先驱者10号”和“先驱者11号”出发,与土星擦身而过,现在正飞向其他星球;随后在1977年,两艘“旅行者号”太空探测器也搭载着指引地球方位的地图进入了太空。

“先驱者10号”,携带着来自人类的信息飞往星际空间。这条信息被蚀刻在一块15×23厘米的镀金铝板上,用以告知发现它的智慧生物如何找到我们。

摄影:ALAMY STOCK PHOTO

这两位天文学家是谁?

又为什么“背叛“了人类?

其实让当时的天文学家们绘制一张宇宙坐标地图,以指向银河系数十亿颗星球中的特定一颗绝非易事。因为在银河系中并没有明显标识,找到地球前要找到太阳系,而太阳相当不起眼,根本无法把它从银河系其他数千亿颗恒星中分辨出来。

图源:ZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

数千亿恒星中的每一颗都沿着自己的轨道环绕银河系中心运行,与其邻近星球的相对位置在缓慢地变化着。恒星的这种相对位移意味着在不久的将来,遍布地球天空中的星座将不再是原来的样子了。

古埃及、古巴比伦、古代中国,

当时所有天文观测者都知道,

北极星指向北方。

实际上,

大约两千年后,

北极星将不再代表北方。

但即使这样,也没能阻止天文学家卡尔·萨根(Carl Edward Sagan)和弗兰克·德雷克(Fank Drake)的绘图大计。

这张照片拍摄于1972年,卡尔·萨根(左, 抱着儿子尼克)、琳达·萨尔兹曼·萨根和弗兰克·德雷克设计了“先驱者10号”和“先驱者11 号” 要送往星际空间的“金唱片”。

摄影:COURTESY FRANK DRAKE

虽然正常恒星的中心有核物质在运转,但它们可能没有明显的特征,弗兰克发现脉冲星恒星的“尸体”——有可能是唯一可被识别的。

脉冲星于1967年被发现,是恒星坍缩后仍在旋转的核。它们的转速极快,往往每秒钟能旋转数百周,而这种旋转的恒星残骸每颗都在太空中留下独一无二的印迹——因此,脉冲星被称为“宇宙的灯塔”

蟹状星云的合成图。蟹状星云就是一个超新星的残骸,而它的核心就是脉冲星。

X-ray: NASA/CXC/ASU/J.Hester et al.; Optical: NASA/ESA/ASU/J.Hester & A.Loll; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Univ. Minn./R.Gehrz

弗兰克挑选出14颗能够对地球的位置进行三角测量的脉冲星,并将它们的旋转速度转换成编码,记录在地图上,大致形成了一个漂亮的“星号”,影线呈放射状在太阳系的位置相交。

而地图是怎样给外星人指示方位的呢?——据推测,任何能够敏锐探测并捕获安静飞行的星际飞船,其文明水平都应该知道脉冲星;了解脉冲星,也就能够读懂这张能从银河系任何角落指引你去地球的——脉冲星地图。

脉冲星地图——弗兰克·德雷克设计的原始地图使用14颗脉冲星充当导引,指向地球。

摄影:COURTESY FRANK DRAKE

每条影线都将地球与一颗脉冲星连接起来。影线标记表示的是脉冲星自转速率的二进制数字,影线的长度大致与距离成比例。

通过将地图上注明的脉冲星自转周期与天空中的恒星路标相匹配,外星人就能相对容易地找到通向地球的路。

(点击下图以看清字迹)

此外,由于能见到的来自脉冲星的能量由其自转产生,并且它们的自转速度会随着时间的推移减慢,所以地图在第四维度也指向地球。通过计算观测到的和编码后的自转周期之间的差异——这种差异在几千年后会变得很明显——外星人就能知道这张地图绘制于多久以前。

设计地图的方式使它无论在空间上还是时间上都指向地球,成为一个四维银河系定位系统。

外星人地图升级版出现

(点击下图以看清字迹)

银河系定位系统——通过识别这些特定的脉冲星及其自转发生了多少改变,就能找到太阳的位置——而地球就在附近。

近半个世纪后,

脉冲星专家斯科特·兰塞姆设计出新地图,

以一种不同寻常的方式,

利用银河系内外的脉冲星向地球导航。

(点击下图以看清字迹)

我们的太阳与银河系中许多恒星类似。为了帮助外星人找到它,这张新地图提供了两种比例尺参照物,一个近的和一个远的。

新地图选用的是毫秒脉冲星,其自转速度更快、存在的时间更长,运行轨道上还有其他死去的伙伴。这些脉冲双星提供了另一套识别标志:该系统的轨道周期几十亿年都不会改变。

而且关键在于,毫秒脉冲星的老化速度比原地图上的普通脉冲星的慢得多,也就是说,它们要花费先前那些脉冲星数千倍的时间,旋转才会变得无法辨认。

稳定的路标——如果一颗体积小、密度大的脉冲星与另一颗恒星结成一对,它就会吸收那颗恒星的物质和能量,使已经很高的自转速度变得更快。脉冲星的转速高达每分钟43000转时,其辐射就会呈现出脉冲的形式,起到灯塔的作用。

此外,斯科特还引入了另外一套路标:环绕银河系运行——球状星团中的脉冲星。球状星团是早于银河系形成的古老星球团,是名副其实的毫秒脉冲星“制造厂”

把路标加入银河系外这些令人难以忽视的星团后,哪怕银河系中的恒星已经环绕银河系中心旋转了很多圈,位置变化了,星座也不复存在,但这些路标仍旧能够指向地球。

照片由GARTH ILLINGWORTH提供,UCSC/LO

不过别担心!

即使外星人发现了先驱者10号,

他们也很难用这张地图来入侵地球。

以宇宙的时间范畴而言,

这张原始地图很快就会过时。

因为它使用的标志物——当年仅有的几颗已知脉冲星的自转速度变慢,然后会在几百万年内淡化、消失,误差可达几千万年。

即使这些标志物没有消失,太阳和邻近的其他恒星环绕银河系旋转一周需要2亿- 2.5亿年。在这个漫长的周期里,随着银河系的旋转,太阳及其参照物——脉冲星的相对位置发生了改变,这张地图标注出来的地球位置,只在很短一段时间里,适用于相应的宇宙,

1973年的先驱11号飞船。

图源:美国航空航天局

况且,搭载它的“先驱者号”或“旅行者号”被截获的希望越来越渺茫。虽然四艘探测器全部处在星际轨道上,但宇宙太大了,还要再过几千年它们才会遇到下一个星系。此外,这些航天飞船都很小,如果它们在几十年后彻底停止发送信号时,就更难被探测到了。

所以也不必担心,

正如本文开头并不精确的比喻——

如果宇宙是座巨型城市,

地球是城市中一个很小很小的房间——

那么,

我们把地球的门牌号

用极小的字号写在极小的纸片上,

再搓成米粒大小的纸团,

扔到宇宙这座大城市中,

那么会有外人找上门来吗?

请放心,

没人鸟你。

舟山,藏不住了

我可太懂揭阳了

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