说说射电天文史上几次值得一提的单脉冲探测
自1968年安东尼·休伊什（Anthony Hewish）与其研究生S·乔斯林·贝尔（S. Jocelyn Bell）公布脉冲星的发现以来，发现更多的新脉冲星就成为新兴的射电天文界的重要目标。除此之外，对非周期性射电信号的搜索也日渐成为业内的关注重点。这些看似随机的信号背后可能蕴涵着新的物理过程，甚至一些想象力丰富的人将它们与地外文明联系到了一起。在脉冲星发现50周年之际，回顾一下单脉冲探测的历史也是饶有兴味的事情。
1968年：蟹云脉冲星的发现
在休伊什等人公布脉冲星发现的同年，研究者就在蟹状星云这个超新星遗迹中发现了脉冲星的踪影。但与最早一批脉冲星借助周期性脉冲显露踪影不同，蟹云脉冲星在一开始并未表现出规律自转的特性。相反，有关其发现的论文只是将它描述为“sporadic, and no periodicities are evident”。
虽说年轻脉冲星的自转减慢较明显且行为相对紊乱，但说蟹云脉冲星行为sporadic也着实是冤枉了它。原来早年的射电接收机时间分辨率不足，无法解析出这颗脉冲星33.5毫秒的周期。最早捕获到的信号其实是源于此处的巨脉冲。这种现象在年轻脉冲星上会随机出现，流量胜过正常脉冲的数十倍以至更高，乍看上去当然就是时有时无的零星信号了。
蟹云脉冲星巨脉冲与正常脉冲的比较图。图片来源：Kuzmin (2006)
再往前追溯，早在20世纪50年代就有光学观测者就注意到了蟹状星云中央星的忽明忽暗了。现在人们知道，蟹云脉冲星是为数不多的光学脉冲星之一，但当时的天文界对此毫无概念，反而将所见视作大气导致的闪烁。若是早年的天文学家对此略加留意，脉冲星这类天体会不会最先被人在可见光波段发现？恐怕不是没有可能。
1977年：Wow!
这是1977年8月中旬由美国俄亥俄州立大学的“大耳朵”天线接收到的一次窄带强射电信号，应该算得上是SETI历史上最有名的一次事件。信号本身于8月15日抵达地球，不过数日后天文学家Jerry R. Ehman才在记录纸带中发现了它。Ehman由于兴奋而在纸带上写下了“Wow!”字样，这就是这个信号名称的来源。
原始记录纸带与“Wow!”字样。纸带以数字和26个英文字母表示信噪比，0代表信噪比0-1，1代表信噪比1-2，以此类推；信噪比达到10以上时依次以A到Z的字母来表示。图片提供：Big Ear Radio Observatory and North American AstroPhysical Observatory (NAAPO)
由于大耳朵天线属于固定式克劳斯型射电望远镜，只能在赤纬方向进行调整而无法跟踪，因此对任何天区，连续记录的时间只有大约72秒。在整个72秒的可观测窗口，Wow!信号持续可见，而且在强度上先升后降，大致呈高斯形式的分布，不似含有任何形式的编码。让Ehman大“Wow!”一声的原因就是信号的强度，最高达到了信噪比30左右。
Wow!信号的波形图。图片来源：Wikipedia
Wow!信号起源于人马座的两个可能区域之一，它出现频率在氢线附近，不过Ehman与J. D. Kraus给出的具体频率有细微差别，这可能是因为Ehman考虑了接收系统第一本振输入误差所致。但日后数十次的重复观测均未发现复发的信号，所以其来源也就成了一个谜。有人认为它是迄今地球上接收到的最可能的外星文明信号，可是信号中载波信息的缺乏以及后续探测得到的零结果也让此说难以服人。而还有其他研究者用持续辐射遭受的星系闪烁、太空垃圾反射的地球信号、某种扫频信号、一次性爆发事件，甚至是彗星周围的氢云辐射来试图对其进行解释，但都有不尽如人意之处。
1979年：找寻源自原初黑洞与远方超新星的脉冲
在20世纪六、七十年代，人们对天体物理辐射机制的认知还很有限。在当时的研究者眼中，能够发出毫秒级射电脉冲的过程无外乎两种：超新星膨胀的核心对前身星磁场的“梳理”，或是原初黑洞爆发期间带电粒子壳层的辐射。那时一些小型望远镜也尝试去搜索这两类事件发出的射电信号，但终究为天线面积所困。为了让灵敏度更上层楼，进一步限制对事件发生率的预言，马萨诸塞大学Amherst大学的研究者Sterl Phinney与J. H. Taylor（对，就是后来因发现脉冲双星获得诺贝尔物理奖的那位）对70年代中叶阿雷西博望远镜采集的脉冲星搜索数据进行了重新分析。
结果是，他们并未找到任何置信度在8σ以上的信号，不过却注意到了8个强度达到了噪声水平7倍左右，且彼此独立的特征。Phinney和Taylor认为，它们可能不是纯粹的统计起伏，也不会是普通的脉冲星，但考虑其色散分布过于均匀，更像是暗弱脉冲星的巨脉冲或是其他现象的产物。至于要找的原初黑洞或河外超新星脉冲？至今这两者的踪影也还没有被寻觅到，甚至也没有再听说过哪个当代观测者以它们作为自己的研究对象。
1980年：M87中的毫秒级爆发
身为室女星系团核心成员的巨椭圆星系M87本身就是一个明亮的射电源。尤其是在频率较高的频段上，M87的辐射基本来自星系中心区域，这里在过去发生过多起长短不一的猛烈爆发，造就了如今所见的复杂形态。而1979年5月，阿雷西博望远镜抱着寻找星系中可能的射电脉冲的目的，在430、606和1420三个频段上观测了这个星系，相关结果在次年公布。
M87中央黑洞喷流结构的射电影像。图片提供：National Radio Astronomy Observatory/National Science Foundation
他们在三个频段上都看到了色散强烈的脉冲信号，其宽度只有数毫秒，且成组出现。这些脉冲色散极大，与普通河内脉冲星不符，更像是来自M87本身的；结合该星系的距离，脉冲的能量释放率高达每秒1040尔格，远远超出了普通脉冲星的能力。所以研究者认为，它们可能源于M87致密星系核中的强引力场环境。又由于各个脉冲的色散不尽相同，当时还有以此推测这个星系所处等离子体环境的尝试。
阿雷西博望远镜在跟踪观测M87时在430 MHz频段上探测到的射电脉冲。图片来源：Linscott & Erkes (1980)
只是问题在于，此后没有任何团队再现过这样的观测结果。也许这些早已隐入文献海洋中的脉冲只是地球附近的干扰或是仪器和数据处理过程中的瑕疵而已，不值得深究。
1999年：借助单脉冲寻找新的脉冲星
临近世纪之交，受前人通过巨脉冲发现蟹云脉冲星的启发，普林斯顿大学的David J. Nice利用阿雷西博望远镜的数据再次检视了Phinney和Taylor在20年前审查的天区。这次他发现了37次单脉冲，其中的36次都可以与5颗已知脉冲星挂上钩；至于剩余的那一次？那就是后续观测揪出的新脉冲星PSR J1918+08。
37次单脉冲以及新发现的脉冲星PSR J1918+08的位置。图片来源：Nice (1999)
但Nice找到的这些脉冲倒还谈不上是巨脉冲（这6颗脉冲星也都不会发射巨脉冲），只是较明亮的普通脉冲而已。不过如果在更遥远的地方存在蟹云脉冲星这样的年轻星体，通过它们的巨脉冲，人们还是有希望借助单脉冲手法探查其踪影的。所以这也算是为脉冲星的发现提供了一种新的工具，毕竟在脉冲周期过长或过短的情况下，传统的傅里叶变换等搜索方法不是那么的有效；而如果能够捕获单次较明亮单脉冲，则能够在很大程度上突破技术的局限。
前文已有详述，不再细谈。不得不说，Duncan Lorimer与Maura McLaughlin这对夫妻档真是为如今的射电天文学界找出了不少新活计啊……
2015年：来自HD 164595方向的短暂信号
HD 164595是武仙座一颗距离地球94.35光年的7等星。本来它只是一颗光谱型与太阳相同的G2V型星，还拥有一颗已知的行星而已，谈不上多么受人关注。不过近来它小小地火了一次：俄罗斯的RATAN-600环形望远镜在2015年5月15日从它所在的方向收到了一次持续数秒的短暂射电信号。
来自HD 164595方向的射电信号的波形图。图片来源：Wikipedia
虽说媒体经常将这个信号与可以利用恒星级能量的II型文明信标发射挂钩，但鉴于这次探测只有单台站、单一研究组介入，且后续观测未见复发，连当今SETI业内的人士一般也不认为它是外星文明的产物，而更可能来自地面干扰，或是一次性的引力透镜事件；而管理RATAN-600的俄罗斯特设天体物理台也发表官方声明，称信号最可能起源于地球。在断言外星文明信号传输之前，过硬的证据着实是必需条件。
