“突破聆聽”:來自比鄰星的神秘信號很可能不是外星文明

科學家對“突破聆聽”( Breakthrough Listen )項目去年發現的一個有趣的候選信號進行深入分析后表明,它不太可能來自於比鄰星。“突破計劃 ”(Breakthrough Initiatives)團隊周五宣布,它似乎是人類技術對地球干擾的產物。發表在《自然-天文學》上的兩篇研究論文,討論了對候選信號的探測和一個先進的數據分析過程,該過程可以精細地分辨出”假陽性”。

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“突破計劃 ”的創始人Yuri Milner說:“這一結果的意義在於,尋找我們星球以外的文明現在是一個成熟、嚴格的實驗科學領域。”

“突破聆聽”(“突破計劃 ”的其中一個項目)是一個尋找技術信號的天文科學項目–可能由外星智慧文明開發的技術跡象。由加州大學伯克利分校的 Andrew Siemion博士領導的 “突破聆聽”科學團隊,使用世界上最大的一些射電望遠鏡,配備最強大的數字處理系統,在廣泛的天體目標方向的無線電頻譜上捕捉數據。搜索是具有挑戰性的,因為地球上充斥着來自人類技術的無線電信號–雷達、衛星、電視發射器,等等。搜索一個來自遙遠恆星的微弱信號,就像大海撈針–而且是一個隨時間不斷變化的“針”。

位於澳大利亞新南威爾士州的聯邦科學與工業研究組織( CSIRO)的Parkes望遠鏡(南半球最大的望遠鏡之一)是參與“突破聆聽”搜索的設施之一。Parkes望遠鏡正在監測的目標之一是比鄰星,太它是離太陽系最近的恆星,距離剛剛超過4光年。這顆恆星是一顆紅矮星,由兩顆已知的系外行星繞行。“突破聆聽”小組在700MHz到4GHz的頻率範圍內掃描了目標,分辨率為3.81Hz–換句話說,一次執行相當於調諧到8億多個無線電頻道,具有精湛的探測靈敏度。

在2020年夏季 “突破聆聽”實習計劃中與“突破聆聽”項目科學家Danny Price博士一起工作的本科生研究人員Shane Smith,通過”突破聆聽”的搜索“管道”運行這些觀測數據。他檢測到超過400萬個”命中”–有無線電發射跡象的頻率範圍。這對“突破聆聽”項目的觀測來說實際上是非常典型的。

與“突破聆聽”的所有觀測一樣,該“管道”根據兩個主要標準,過濾掉那些看起來不太可能來自離地球很遠的發射器的信號。

首先,信號的頻率是否隨時間穩定地變化?一個遙遠星球上的發射器預計會相對於望遠鏡處於運動狀態,從而導致多普勒頻移(Doppler Shift),類似於救護車警報器相對於觀察者移動時的音調變化。拒絕沒有這種運動跡象的”命中”,使這個特定數據集的”命中”數從400萬減少到100萬左右。

其次,對於剩下的”命中”率,它們看起來是否來自於目標的方向?為了確定這一點,望遠鏡指向比鄰星的方向,然後再指向遠方,重複這種”開-關”模式數次。局部干擾源預計會影響”開”和”關”的觀測,而一個候選的技術特徵應該只出現在”開”的觀測中。

即使在應用了這兩種數據過濾器之後,仍有少數候選信號必須進行目視檢查。有時,一個微弱的信號實際上在OFF觀測中是可見的,但還沒有強到可以被自動算法發現的程度。有時,類似的信號出現在鄰近的觀測中,表明干擾源可能在錯誤的時間段開啟和關閉,或者團隊可以追蹤到通常在某些頻段廣播的衛星信號。

偶爾會有一個耐人尋味的信號留下來,必須進行進一步檢查。Smith使用Parkes望遠鏡對比鄰星的觀測中就發現了這樣一個感興趣的信號。一個窄帶的、多普勒頻移的信號,持續了5個小時的觀測,似乎只出現在對目標星的”開”的觀測中,而沒有出現在穿插的”關”的觀測中,它具有技術特徵候選者所應有的一些特徵。

Sofia Sheikh博士目前是加州大學伯克利分校Listen團隊的博士后研究員,深入研究了在其他時間進行的更大的觀測數據集。她發現了大約60個信號,這些信號具有候選者的許多特徵,但也在各自的OFF觀測中看到。

Sheikh說:“因此,我們可以自信地說,這些其他的信號是望遠鏡的本地信號,是人為產生的。這些信號在數據中以規則的頻率間隔出現,這些間隔似乎對應於各種電子設備中常用的振蕩器所使用的頻率的倍數。綜合來看,這些證據表明,該信號是來自人類技術的干擾,儘管我們無法確定其具體來源。當望遠鏡遠離比鄰星時,Shane Smith發現的原始信號並沒有被明顯檢測到–但鑒於有數以百萬計的信號,最可能的解釋仍然是它是來自人類技術的傳輸,恰好以正確的方式’奇怪’地騙過了我們的過濾器。”

“突破計劃 ”的執行主任S.Pete Worden博士說:“雖然我們無法得出一個真正的技術信號,但我們越來越相信,如果這種信號存在,我們有必要的工具來檢測和驗證。”

“突破聆聽”項目團隊正在向公眾提供來自Parkes掃描的所有數據,供他們自己檢查。該團隊還剛剛發表了兩篇論文,概述了數據採集和分析的細節,以及一份研究說明,描述了2021年4月用Parkes望遠鏡對半人馬座進行的後續觀測。“突破聆聽”將繼續監測比鄰星,它仍然是技術特徵搜索的一個引人注目的目標,使用世界各地的一套望遠鏡。而且,該團隊將繼續完善算法,包括作為最近與kaggle.com合作完成的眾包數據處理競賽的一部分。

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