2016 年,科学家们在 激光干涉引力波天文台 (LIGO) 宣布他们首次确认探测到了引力波 (GW)。 这一发现证实了爱因斯坦和他的广义相对论在一个世纪前做出的预测,并打开了通往天体物理学研究全新领域的大门。 通过研究大质量天体合并产生的波,科学家们可以探测中子星的内部、探测暗物质并发现超大质量黑洞 (SMBH) 周围的新粒子。
根据由 应用物理高级推进实验室 (APL-AP),GW 也可用于搜寻外星智能 (SETI)。 正如他们在论文中所说,LIGO 和其他天文台(如 处女座 和 卡格拉) 有可能寻找由快速和/或大规模加速航天器 (RAMacraft) 创建的 GW。 通过结合这些和下一代天文台的力量,我们可以创建一个 RAMAcraft 探测和测距 (RAMADAR) 系统,该系统可以探测银河系中的所有恒星(100 到 2000 亿颗),寻找类似曲速引擎的特征。
该团队由加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 的研究生研究助理 Luke Sellers 和独立研究小组 Applied Physics 的 APL(位于斯德哥尔摩的专业航空航天实验室)领导。 他加入了来自 Technion – 以色列理工学院、隆德大学(瑞典隆德)和匹兹堡的卡内基梅隆大学。 这 纸 描述他们的发现(系列中的第一个)的文章将发表在皇家天文学会的月刊上。
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对于经典科幻小说的粉丝来说,RAMAcraft 这个名字可能不需要解释。 对于那些不熟悉的人,这个词暗指亚瑟·C·克拉克最著名的小说之一, 与拉玛会合, 出版于 1973 年。这个故事发生在不久的将来,当时一艘巨大的外星飞船进入太阳系,并派出一个探索其内部的任务。 这个故事普及了世界飞船的概念,世界飞船是一种大到足以容纳整个人口和生态系统的宇宙飞船,它可以旋转以模拟重力。
与巨型结构一样,世界飞船被认为是 SETI 调查的可行候选者,因为它们无疑会产生技术签名。 根据爱因斯坦的广义相对论 (GR),一个在太空中加速的大质量物体会在时空本身的结构中产生波。 在他们的研究中,该团队根据一系列可能的质量和加速度计算了线性加速 RAMacraft 将产生的波形。 正如 Sellers 通过电子邮件告诉 Universe Today 的那样,LIGO、Virgo 和 KAGRA 可以检测到这些信号:
“任何涉及质量体加速的系统都会发射引力波 (GW)。 此外,发射信号的形状完全取决于物体移动的方式。 因此,如果您知道要寻找什么,您就会确切地知道 GW 信号的样子。 这就是我们能够搜索 RAMAcraft 的原因。”
具体来说,Sellers 和他的同事展示了怎样使用现有的 LIGO 数据在银河系中搜索质量与木星相同的天体——(1.898×1024 公吨;2.092×1024 美吨)。 他们进一步证明,SETI 研究人员可以使用 LIGO 数据在附近的恒星系统中搜索质量与地球月球(7.342×1019 公吨;8.09×1019 美吨)相等的物体。 根据 GW 信号的性质,这些可能是巨型结构的可能证据(或 Kardashev 等级 II 型文明的迹象)。

简而言之,可以使用现有的 GW 数据搜索范围广泛的 RAMacraft,具体取决于调查想要搜索的距离。 卖家说:
“研究中引用的一些数字来自相当大的结构,但如果它们离地球更近,你也可以看到更小的东西。 论文中的范围是我们可以看到木星质量达到 10-100 kpc 左右,覆盖整个银河系,但我们也可以看到月球大小的物体达到 1-10 pc,在这个范围内最近的恒星,例如比邻星。”
为了让您了解可以检测到哪些类型的巨型结构,研究人员 安德斯·桑德伯格 的 人类研究所的未来 牛津大学 (FHI) 估计,直径为 1 个天文单位(地球与太阳之间的距离)的戴森结构的质量为 2.17×1017 公吨(2.39×1017 美吨)。 使用下一代天文台将可以获得这种灵敏度,例如 激光干涉仪空间天线 (丽莎) 分赫兹干涉仪引力波天文台 (DECIGO), 大爆炸观察者 (BBO), 脉冲星计时阵列 (PTA) 等。
这些天文台对较低频率的 GW 的敏感度将提高 100 倍,并将 RAMacraft 的搜索量扩大一百万倍。 在一个 以前的研究,来自 APL-AP 的研究人员展示了第一个物理曲速引擎的通用模型。 虽然在概念上类似于阿尔库别瑞曲速引擎,但物理模型基于潜意识正能量和球对称曲速壳。 他们的研究表明,任何曲速引擎都将由以一定速度惯性运动的常规或奇异材料制成的壳组成——这意味着它会产生 GW。
这可能会开辟 SETI 研究的新领域,让科学家能够探索数千个星系的先进技术。 卖家说,RAMARADAR 可能会产生以下影响:
“SETI 研究目前着眼于电磁信号(主要是无线电波)以寻找智能生命的迹象。 这绝对是一项有用的努力,尽管我们提出的建议将提供以下好处:
- 并非所有系统都会发射电磁波,但几乎每个涉及质量体加速的系统都会发射 GW。
- EM 波通常被宇宙/大气层吸收,而 GW 则不会。
- GW 探测器不需要像 EM 望远镜那样“瞄准”。 GW 检测器只是坐在那里检测通过它们的东西,从而大大降低了错过信号的可能性。
- 出于这个原因,GW 探测器可以同时寻找所有种类的信号,从而消除了寻找一个信号与寻找另一个信号的机会成本,这对于 EM 望远镜来说是存在的。
- GW 信号按比例减少到 1/R,其中 R 是距源的距离。 EM 信号与 1/R^2 成比例下降,因此 GW 信号下降的速度要慢得多。”
这篇论文是一系列研究怎样利用 GW 来寻找先进生命的技术特征和证据的系列论文中的第一篇。 在未来的文章中,塞勒斯和他的同事们将讨论怎样(使用 LIGO 数据)在离家更近的地方探测到更小的物体。 “对于第一篇论文,我们观察了远处的物体。 离我们较近的物体发出的信号会更强,所以这就是我们接下来要研究的,”塞勒斯说。 “我们还将通过过去的 LIGO 数据对信号进行实际搜索。”
如前所述,2016 年对 GW 的确认探测为科学家提供了探索宇宙的新工具,从而引发了天文学革命。 迄今为止,拟议的应用包括研究奇异物体和测试极端环境中的物理定律。 寻找先进文明的证据是另一种令人兴奋的可能性,它将允许科学家测试先进文明可能做什么的理论(即建造巨型结构,通过宇宙发送世界飞船,发明先进的推进系统)和其他 II 型行为!)