天文学家和微波炉:真相比段子更精彩

作者: Sheldon

来源: 果壳

发布日期: 2015-05-11

科学家研究神秘信号十几年,最终发现信号来源于天文台内的微波炉。文章详细解释了信号的发现过程、天文学家的研究方法以及微波炉如何成为信号源的科学推理。

问题:“科学家捕捉到了神秘脉冲信号,研究十几年发现是他们天文台里的一个微波炉。”这个是真的吗?

话说。。17年前,一群科学家突然捕捉到了一种神秘的高频脉冲信号。。这信号一年只出现2-3次,一次只出现几毫秒。因为信号太神秘,科学家申请了无数的经费,水了无数的paper,研究了10多年都没有结果。。。最近信号来源终于找到了!! 他们天文台里的一个微波炉。。。。。

这是一个好故事,可惜不够准确。

天文学家的基本功就是预先寻找各种可能的噪声来源,在处理数据时把噪声尽量除去,最后得到“干净的”信号。文中所谓的“神秘信号”确实被起了一个奇怪的名字peryton(一种半鹿半鸟的怪兽),但天文学家早就知道它不可能是文中所谓的“蒸发的黑洞”,“合并的中子星”,或者“外星人联络信号”,因为它不是从一个点发出的,而是从一小片区域发出的——这是典型的本地干扰噪声。

加上peryton的其他特征,天文学家怀疑它其实是一种人为制造的无线电干扰。

中子星之类的信号确实有天文学家在讨论,但他们讨论的是一种“快速射电爆发”的信号。在专业人士看来,peryton的信号与这种“快速射电爆发”有明显不同。

Peryton信号和我们已知的几个系外信号Fast radio burst(FRB)有点儿像,所以每当我们发现一个新的FRB,我们得设法证明它不是Peryton的假象。那些论文都是因为这个原因才提及Peryton的,根本不是为了它而发的。什么闪电啊中子星啊外星人啊之类的猜想,都是给FRB猜的,不是为了Peryton的。更别说什么为它申请经费了。

在十几年中,澳大利亚天文学家报告的“神秘信号”都在1.4GHz的频率上,而不是文中说的2.3~2.5 GHz。谁都知道微波炉的工作频率是2.45 GHz,如果像文中说的那样,正常人在第一时间都会想到微波炉吧。之所以报告神秘信号在1.4GHz上,是因为测量仪器可以测量的频谱范围比较窄。

2014年年底的时候,澳大利亚天文学家分别在Parke(就是文中躺枪的天文台)和另外一个观测站上安装了专门检测人为无线电干扰的仪器。结果发现,这种干扰只有躺枪的Parke天文台有,另一个观测站没有。而且,1.4 GHz的噪声出现的时候,同时还会探测到2.3~2.5 GHz的噪声。所以,天文学家断定干扰来自Parke天文台之内的一种设备。

天文学家又仔细研究了数据,发现1.4 GHz的噪声出现时,2.3~2.5 GHz的噪声一定会出现,而且不只一个。反之则不然。所以,1.4 GHz只能算从犯,2.3~2.5 GHz才是主犯。再仔细研究主犯出现的时间,发现它在上班时间出现得特别频繁,所以强烈怀疑是这事是微波炉干的。

微波炉也很无辜,出厂时一般都有防泄露设计,它怎么就变成主犯了呢?天文学家猜测,在微波炉工作的时候突然打开炉门,里面磁控管还来不及完全停下来,就会将微波泄露出来。而此时如果天文台的信号接收装置正好对准微波炉的方向,就可能会探测到这种“神秘信号”。天文学家在台里的两个微波炉上分别做了这样的实验,结果成功制造出了“神秘信号”,但成功率只有50%。

这个信号第一次出现是在17年前,也就是1998年。但两台微波炉已经在天文台里工作了超过27年。最后的研究也承认微波炉之内仍有悬而未决的问题。打开微波炉门时,微波炉的磁控管电压会在几十毫秒之内消失,但不知道为什么,天文学家接收到的peryton干扰通常持续250毫秒。

故事的开头本来可以写的更奇葩:“话说,17年前,一群天文学家突然在7分钟内捕捉到16个神秘信号,其中约有一半信号的产生时间前后相差22秒。”为啥会有22秒的间隔?天文学家怀疑微波炉有一种“时断时续”的工作模式(可能是解冻模式?),会导致磁控管一会儿打开,一会儿关闭。他们找到了微波炉的说明书(买来27年了说明书还能找到啊?),果然有这样一种工作模式,而且周期正好是22秒。

那为啥7分钟内会产生16个神秘信号呢?有人手就那么贱,非要不断打开微波炉门吗?天文学家的解释是,没有最贱只有更贱。1998年的那个使用者用微波炉加热东西时,可能把食物包装上的铝箔之类的金属导体卡在微波炉的门缝了,于是人为制造了一个干扰发射装置。

这个故事的启示是,使用电器之前一定要看说明书。

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