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从那以后,地球上大大小小的射电望远镜对着天空扫描了数千万颗恒星,但却始终没有捕捉到任何确凿的外星技术信号。

过去所有的标准搜索程序,都是专门盯着这种针尖一样的信号峰设计的,只要信号稍微变宽一点,就会从检测阈值里漏掉。

但信号从外星行星出发,到抵达地球,要闯的第一关就是宿主恒星周围的带电粒子环境。

每颗恒星都会持续吹出高速带电粒子风,还时不时喷出巨大的等离子体云团。

这些粒子的分布并不均匀,充满了大大小小的湍流团块,就像空气中的乱流会让远处的声音模糊、让星光闪烁一样,无线电波穿过这片区域时,不同部分会遇上密度不同的粒子,从而使得频率发生微小偏移,而等信号穿出恒星风区域时,原本锐利的单频尖峰,就会被拉成一个宽宽的轮廓,能量被摊平到更宽的频率范围里,峰值亮度自然就降了下去。

这个效应其实人类早有体会。

早在上世纪60年代,水手4号火星探测器从太阳背后飞过时,地面就发现它的通信信号明显变宽了。

之后的先驱者号、太阳神号、海盗号、旅行者号等十多艘航天器,都在不同距离上记录下了太阳风对无线电信号的展宽效果。

在这次研究中,来自SETI研究所的两位研究人员,把过去半个多世纪的所有实测数据整理到了一起,拼成了迄今为止规模最大的太阳风信号展宽实测数据集,验证了信号展宽随距离变化的规律:离恒星越近,粒子越稠密,湍流越强,信号展宽就越厉害,整体呈幂律形式衰减。

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这套从太阳系里验证出来的规律,就是他们推算其他恒星系统的核心基础。

对于和太阳差不多的恒星,情况还算温和。

但银河系里数量最多的M型矮星(红矮星),情况就要糟糕得多。

M矮星占了银河系恒星总数的四分之三左右,而且寿命极长,很多从宇宙早期就已存在,它们一直被认为是寻找外星生命占比最高的恒星类型。

但这类恒星的宜居带离恒星本身非常近,行星几乎贴在恒星周围运转,当行星运行到恒星与地球的连线上时,信号传播路径会离恒星极近,穿过更稠密的湍流环境,再加上M矮星整体的恒星风速度更快、湍流强度更高,最终造成的信号展宽,要比太阳系中显著得多。

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而更极端的情况是遇上恒星的巨型喷发——日冕物质抛射。

这种被磁场裹挟的巨型等离子体云团,视线方向上的整体散射强度比常态恒星风高出约一个数量级,传播速度也快得多。

如果信号刚好在喷发时穿过这片云团,额外的展宽会瞬间超过一千赫兹,原本的窄带信号会被彻底打散,完全看不出原本的形态。

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当然,这种巧合的概率并不高:单次观测里遇上喷发的概率不到3%,但只要遇上一次,信号就等于彻底隐身了。

为了看看这种效应到底有多普遍,研究团队做了一场覆盖百万颗恒星的模拟:按照银河系真实的恒星比例(25%类太阳,75%M矮星),他们给每颗恒星随机分配行星轨道、倾角、恒星活动强度,再计算每一个系统里信号的展宽程度。

结果比预想的更显著:在1GHz的常用观测频率下,超过70%的行星系统会让信号产生1赫兹以上的展宽,超过30%的系统展宽能达到10赫兹以上。

而如果用100MHz的低频观测,超过60%的系统信号展宽会超过100赫兹。

要知道,现在主流的搜索算法,大多是针对1赫兹以内的窄信号设计的。

对于原本宽度为1赫兹的信号来说,10赫兹的展宽会让峰值强度降到原来的6%,这直接让信号掉到检测线以下,哪怕信号实实在在存在,我们也看不见。

这也就意味着,我们看到的无线电大寂静,很可能有一部分是我们自己的认知偏差造成的:我们默认外星信号是尖锐的窄峰,可实际上它们在离开宿主恒星系统时,就已经被恒星风改变了。

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这当然不是费米悖论的完整答案,但它补上了过去被长期忽略的重要一环——信号在恒星系统内部的传播损耗。

更重要的是,这个发现也给未来的搜索指明了调整方向。

比如,搜索程序不能再只盯着极窄的信号找,而应该加入对不同展宽程度的匹配,就像调焦一样,把各种宽度的信号都纳入搜索范围;又比如,优先选择更高的观测频率,频率越高,展宽效应越弱;还有,观测已知行星系统时,可以避开行星运行到恒星背后的时段,那时候信号穿过的恒星风最厚,展宽最严重。

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我们曾经以为信号会像激光一样锐利,如今才知道恒星周边的风暴会给它蒙上一层面纱。

当我们把望远镜的焦距调到合适的位置,或许下一次,我们就能在一片嘈杂里,认出那束来自远方的信号。