新技術將幫助天文學家更準確地探測來自太空的ET信號
搜尋地外智能(SETI)的目的是探測宇宙中其他地方的技術文明證據–技術信號。在整個電磁頻譜中,無線電頻率是捕捉技術信號的理想選擇。自1961年首次專門用無線電搜索技術信號以來,SETI實驗已經大大擴展,覆蓋了更大的頻率帶寬、更高的分辨率和更多的信號類型。
現在,研究人員開發出一種新技術,通過剔除地球設備造成的干擾,可更好地探測地外無線電信號。人們希望這項技術能夠發現我們星球以外生命的第一批證據。
位於加州大學伯克利分校的”突破聆聽”(BL)項目是迄今為止最全面的SETI搜索項目,該項目在西弗吉尼亞州的綠岸望遠鏡(GBT)和新南威爾士州的帕克斯墨里陽望遠鏡等設施上使用大帶寬觀測太空。
使用地基射電望遠鏡的問題在於它們容易受到地面和衛星無線電干擾。手機、微波、汽車發動機和SpaceX的Starlink衛星都會產生模仿技術信號的突波,從而發出錯誤警報。現在,加州大學伯克利分校的研究人員已經開發出一種新技術來減少這種干擾。
“我認為這是無線電SETI領域長期以來最大的進步之一,”該研究的合著者之一Andrew Siemion說。”這是我們第一次擁有一種技術,如果我們只有一個信號,它就有可能讓我們從本質上將其與無線電頻率干擾區分開來。這是非常驚人的,因為如果你考慮到像Wow!信號這樣的發現,這些信號往往是一次性的。”
Wow!信號是俄亥俄州立大學的大耳朵射電望遠鏡在1977年接收到的一個72秒的強烈信號。天文學家傑里-埃曼(Jerry Ehman)幾天后在電腦打印輸出上發現了這個信號,他用紅筆在頁面上寫下了”Wow!”,因此這個信號被命名為”Wow!”。雖然人們一直在猜測該信號的來源,但尚未確定,”Wow!”信號仍然是迄今為止探測到的ET無線電傳輸信號中最強有力的候選信號。自那以後,人們再也沒有觀測到該信號。
Siemion說:”首次ET探測很可能是一次性的,我們只看到一個信號,如果一個信號不重複出現,那我們就沒什麼可說的了。很明顯,最有可能的解釋是無線電頻率干擾,就像最有可能解釋’Wow!’信號一樣。擁有這種新技術和能夠以足夠高的保真度記錄數據的儀器,你可以看到星際介質或ISM的影響,這是令人難以置信的強大。”
自然宇宙無線電波源產生的無線電波波長范圍很廣,即寬帶無線電波。相比之下,像我們這樣的科技文明產生的是窄帶信號,這就像無線電靜電和調諧電台之間的區別。迄今為止,還沒有任何源自太陽系外的窄帶無線電信號被證實。帕克斯望遠鏡(Parkes Telescope)在2019年接收到的無線電信號被命名為BLC1(Breakthrough Listen Candidate 1),起初被認為是源自比鄰星半人馬座系統的窄帶信號,但事實證明,這很可能是由人類技術的干擾造成的。
加州大學伯克利分校的研究人員意識到,由於窄帶信號必須通過星際空間才能到達地球,因此它們應該表現出與地球信號不同的可觀測特徵。過去的研究表明,星際介質(ISM)中的冷等離子體會影響來自脈衝星等信號源的無線電信號,使它們的振幅隨時間上升和下降,即閃爍。地球的大氣層也會產生類似的閃爍;正是這種閃爍使得恆星的光學光點閃爍。行星不是點光源,不會閃爍。
因此,他們開發了一種計算機算法,用於分析窄帶信號的閃爍,重點關注那些在不到一分鐘的時間內變暗和變亮的信號,這表明它們已經穿過了ISM。
研究人員正在利用西弗吉尼亞州的GBT測試他們的新技術,希望能從地球無線電信號中剔除技術信號。
該研究的第一作者Bryan Brzycki說:”也許我們可以在單個觀測中識別出這種效應,並看到衰減和增亮,並實際說信號正在經歷這種效應。這是我們現在擁有的另一種工具。”
由於信號需要穿過足夠多的ISM才能顯示出可探測到的閃爍,因此這項新技術只對距離地球超過1萬光年的信號有用。
研究人員說,將來將機器學習融入他們的搜索技術可能會有助於識別窄帶信號源。