突破監(jiān)聽掃描整個星系尋找來自極端先進文明的信號 _星系

星系目標的天空圖。彩色方塊表示GBT光束是否覆蓋了所有四個波段(見表1)、三個波段、兩個、一個或一個都沒有。致謝:Choza，c .等人(2023年)
據《今日宇宙》（馬特·威廉姆斯）：1960年，弗蘭克·德雷克博士在西弗吉尼亞州格林班克的國家射電天文臺領導了第一次尋找外星智能(SETI)實驗。在過去的六十多年里，天文學家進行了多次調查，以尋找技術活動(又名技術簽名) 。迄今為止，突破聆聽是最雄心勃勃的SETI實驗，結合了來自羅伯特·c·伯德·格林班克望遠鏡、巴夏禮·穆里揚望遠鏡、自動行星探測器和MeerKAT射電望遠鏡和高級分析的數據。
該計劃包括對離地球最近的100萬顆恒星、我們銀河系的中心和整個銀道面以及離我們最近的100個星系的調查。在最近的一篇論文中,“突破聆聽”的成員展示了他們對羅伯特·c·伯德·格林班克望遠鏡觀測到的97個附近星系中心的無線電技術特征搜索結果。這是有史以來對外星智慧的無線電證據進行的最大和最廣泛的搜索之一，在四個頻段調查了數萬億顆恒星。不幸的是，沒有找到令人信服的候選人。
該小組由Carmen Choza領導，她是SETI研究所的助理研究員，也是Berkeley SETI研究中心的實習生。與她一起工作的還有來自突破傾聽和SETI研究所的同事以及來自馬耳他大學空間科學和天文學研究所、科廷大學國際射電天文學研究中心和GBO綠色銀行天文臺的研究人員。
詳細描述他們發(fā)現的論文“智能生命的突破性聽力搜索:97個附近星系的技術簽名搜索”最近發(fā)表在天文學雜志上。
正如他們在研究中指出的那樣，Choza和她的同事們的實驗包括在97個星系中心的四個頻率(1.1-2.7 GHz和4.0-11.2 GHz)上進行窄帶多普勒漂移搜索。這些星系是之前對123個附近星系進行的突破性Listen調查(2017年進行)的一部分，這些星系代表了形態(tài)類型的完整樣本(即螺旋，橢圓，矮球和不規(guī)則星系) 。這種方法打破了大多數傳統(tǒng)的SETI調查，因為它沒有專注于單個恒星或星團。正如Choza通過電子郵件告訴《今日宇宙》:
“在宇宙中尋找生命時，我們期望它會像在我們的星球上一樣在其他星球上形成。許多先前的研究一次只關注一顆恒星，通常是那些周圍有已知行星的恒星。我們可以通過瞄準星系中心來瞄準恒星密度，這意味著我們可以搜索數百萬顆恒星，以及潛在的數百萬個有行星的恒星系統(tǒng)，以尋找找到信號的機會。
“星系讓我們可以撒下一張巨大的網，捕捉到的信號必須比人類現有技術能夠產生的任何信號都更強。因此，鎖定星系讓我們能夠搜尋技術遠比人類先進的文明。盡管能夠產生這種信號的文明可能非常罕見，但成功的探測將非常令人振奮——這將意味著人類有明確的機會在不崩潰的情況下獲得比現在更高水平的技術。
這項實驗的所有數據都是由位于西弗吉尼亞州GBO的100米綠岸望遠鏡(GBT)收集的。該團隊選擇了GBT，因為它的后端允許存儲和分析比以往任何時候都多的SETI數據。此外，GBT觀測采用了一種“步調”策略，即樣本中的目標被觀測五分鐘，然后在距離目標幾個波束寬度處觀測一個偏移位置。這種模式在三個不同的偏移位置重復三次(每個位置觀察五分鐘)，產生30分鐘的ABACAD節(jié)奏。
然后使用turboSETI管道分析每個節(jié)奏，以搜索線性啁啾窄帶多普勒漂移信號。“這種搜索的目標是窄帶、漂移的技術特征；也就是說，幾赫茲寬的信號顯示頻率漂移，表明發(fā)射器相對于地球正在加速， ”Choza說。“如果它漂移了，那就是來自別處，不管那是指軌道上的衛(wèi)星，在遙遠的太空航行的旅行者，還是遙遠星球上的發(fā)射器。我們選擇-4 Hz/s到4 Hz/s的漂移率來搜索位于真實系外行星上的發(fā)射器可能會產生的加速度范圍。”
此外，研究小組對數據進行了限制，以尋找等效全向輻射功率為1026 W(或10，000 zetawatts，ZW)的可能發(fā)射器。正如Choza解釋的那樣，選擇這個功率水平是因為它對應于一個能夠利用其恒星系統(tǒng)所有能量的文明的理論功耗，即卡爾達舍夫等級的第二類文明:
“通過像格林班克望遠鏡這樣的良好表征的儀器和對我們正在搜索的信號的一些假設，我們可以計算出各向同性信號(即向宇宙各個方向傳播的信號)必須傳輸的最小功率，以便我們能夠檢測到它。對于我們樣本中最遠的星系，我們的搜索可以檢測到一個假設的信標，其發(fā)射功率約為1026瓦，與太陽的全功率輸出相似。一個Kardashev型文明，理論上能夠捕獲宿主恒星的全部能量資源，理論上可以建造一個足夠大的信標來跨越星系間的距離進行通信。”
最終，該團隊獲得了1519個不可歸因于射頻干擾的候選信號。通過算法處理、信號特征與已知RFI群體的相關性以及廣泛的視覺檢查，他們沒有發(fā)現技術簽名的令人信服的證據。然而，這項最新的調查在許多方面都是開創(chuàng)性的，并將對SETI研究的未來產生重大影響。正如Choza解釋的那樣，在搜索罕見信號時最大化視野并嚴格考慮前景和背景來源非常重要:
“這項調查代表著突破聆聽任務最初搜索目標的完成，并補充了對附近單個恒星的低功率發(fā)射器的搜索，鑒于我們不知道有多少或明亮的地外發(fā)射器，它也是開發(fā)新搜索方法的轉折點，以改善和重新分析以前的搜索。我們對附近星系中技術特征的存在施加了迄今為止最深的限制。”
“這篇論文是許多作者一年的努力和貢獻的結晶，旨在改進突破性的Listen方法，推動技術簽名科學朝著更深層次的約束和更多數量的恒星系統(tǒng)前進。該項目是讓包括我在內的年輕人參與科學的一種令人驚嘆的方式，合作產生的一些最令人興奮的論文是由研究生、博士后或實習生牽頭的。”
這些結果也可能有助于為突破監(jiān)聽的未來搜索提供信息，包括對我們自己的銀河系中心的計劃觀測，近2000顆附近恒星的樣本，以及另一個使用巴夏禮·穆里揚望遠鏡從南半球可觀測到的星系樣本。