新技术将帮助天文学家更准确地探测来自太空的ET信号

搜寻地外智能(SETI)的目的是探测宇宙中其他地方的技术文明证据–技术信号。在整个电磁频谱中,无线电频率是捕捉技术信号的理想选择。自1961年首次专门用无线电搜索技术信号以来,SETI实验已经大大扩展,覆盖了更大的频率带宽、更高的分辨率和更多的信号类型。

现在,研究人员开发出一种新技术,通过剔除地球设备造成的干扰,可更好地探测地外无线电信号。人们希望这项技术能够发现我们星球以外生命的第一批证据。

新技术将帮助天文学家更准确地探测来自太空的ET信号

位于加州大学伯克利分校的”突破聆听”(BL)项目是迄今为止最全面的SETI搜索项目,该项目在西弗吉尼亚州的绿岸望远镜(GBT)和新南威尔士州的帕克斯墨里阳望远镜等设施上使用大带宽观测太空。

使用地基射电望远镜的问题在于它们容易受到地面和卫星无线电干扰。手机、微波、汽车发动机和SpaceX的Starlink卫星都会产生模仿技术信号的突波,从而发出错误警报。现在,加州大学伯克利分校的研究人员已经开发出一种新技术来减少这种干扰。

“我认为这是无线电SETI领域长期以来最大的进步之一,”该研究的合著者之一Andrew Siemion说。”这是我们第一次拥有一种技术,如果我们只有一个信号,它就有可能让我们从本质上将其与无线电频率干扰区分开来。这是非常惊人的,因为如果你考虑到像Wow!信号这样的发现,这些信号往往是一次性的。”

Wow!信号是俄亥俄州立大学的大耳朵射电望远镜在1977年接收到的一个72秒的强烈信号。天文学家杰里-埃曼(Jerry Ehman)几天后在电脑打印输出上发现了这个信号,他用红笔在页面上写下了”Wow!”,因此这个信号被命名为”Wow!”。虽然人们一直在猜测该信号的来源,但尚未确定,”Wow!”信号仍然是迄今为止探测到的ET无线电传输信号中最强有力的候选信号。自那以后,人们再也没有观测到该信号。

Siemion说:”首次ET探测很可能是一次性的,我们只看到一个信号,如果一个信号不重复出现,那我们就没什么可说的了。很明显,最有可能的解释是无线电频率干扰,就像最有可能解释’Wow!’信号一样。拥有这种新技术和能够以足够高的保真度记录数据的仪器,你可以看到星际介质或ISM的影响,这是令人难以置信的强大。”

自然宇宙无线电波源产生的无线电波波长范围很广,即宽带无线电波。相比之下,像我们这样的科技文明产生的是窄带信号,这就像无线电静电和调谐电台之间的区别。迄今为止,还没有任何源自太阳系外的窄带无线电信号被证实。帕克斯望远镜(Parkes Telescope)在2019年接收到的无线电信号被命名为BLC1(Breakthrough Listen Candidate 1),起初被认为是源自比邻星半人马座系统的窄带信号,但事实证明,这很可能是由人类技术的干扰造成的。

加州大学伯克利分校的研究人员意识到,由于窄带信号必须通过星际空间才能到达地球,因此它们应该表现出与地球信号不同的可观测特征。过去的研究表明,星际介质(ISM)中的冷等离子体会影响来自脉冲星等信号源的无线电信号,使它们的振幅随时间上升和下降,即闪烁。地球的大气层也会产生类似的闪烁;正是这种闪烁使得恒星的光学光点闪烁。行星不是点光源,不会闪烁。

因此,他们开发了一种计算机算法,用于分析窄带信号的闪烁,重点关注那些在不到一分钟的时间内变暗和变亮的信号,这表明它们已经穿过了ISM。

研究人员正在利用西弗吉尼亚州的GBT测试他们的新技术,希望能从地球无线电信号中剔除技术信号。

该研究的第一作者Bryan Brzycki说:”也许我们可以在单个观测中识别出这种效应,并看到衰减和增亮,并实际说信号正在经历这种效应。这是我们现在拥有的另一种工具。”

由于信号需要穿过足够多的ISM才能显示出可探测到的闪烁,因此这项新技术只对距离地球超过1万光年的信号有用。

研究人员说,将来将机器学习融入他们的搜索技术可能会有助于识别窄带信号源。

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