Сферический телескоп с пятисотметровой апертурой (FAST), расположенный в Китае, в настоящее время является самой большой и сложной радиообсерваторией в мире. Хотя его основное назначение - проведение крупномасштабных исследований нейтрального водорода (самого распространенного элемента во Вселенной), изучение пульсаров и обнаружение быстрых радиовсплесков (БРВ), ученые планируют использовать массив для поиска внеземного разума (SETI). Неотъемлемой частью этой области исследований является поиск техносигнатур - признаков технологической деятельности, которые указывают на присутствие развитой цивилизации.
Хотя с момента начала первых исследований в 1960-х годах было предложено множество потенциальных техносигнатур, радиопередачи по-прежнему считаются наиболее вероятными и остаются наиболее изученными. В ходе недавнего исследования международная группа исследователей SETI провела целенаправленный поиск 33 экзопланетных систем, используя новый метод, который они назвали "слепой режим поиска MBCM". Хотя команда обнаружила два "особых сигнала", используя этот режим, они отвергли идею о том, что это были передачи от развитых видов. Тем не менее, их исследование продемонстрировало эффективность этого нового слепого режима и может привести к появлению правдоподобных сигналов-кандидатов в будущем.
В исследовании принимали участие ученые, представляющие коллаборацию FAST, Breakthrough Listen, а также множество университетов и институтов. В их число вошли Институт передовых исследований в области астрономии и астрофизики при Пекинском нормальном университете, Пекинская академия науки и технологий, Лаборатория космических наук (SSL) Калифорнийского университета в Беркли, Институт астрономических наук при Университете Дечжоу, Колледж физики и электронной техники при Нормальном университете Цилу и Университет Глазго. Статья, описывающая их работу, принята к публикации в Astrophysical Journal.
Первый эксперимент SETI (проект "Озма") был проведен в 1960 году под руководством профессора Фрэнка Дрейка, в честь которого названо уравнение Дрейка. С тех пор большинство экспериментов SETI направлены на поиск радиосигнатур в качестве техносигнатур из-за их эффективности при распространении через межзвездное пространство. Самые ранние эксперименты проводились на определенных частотах, таких как линия поглощения нейтрального водорода (21 см) и гидроксила (18 см), которые соответствуют радиочастотам 1,4 и 1,6 гигагерц (ГГц).
Но с развитием технологий доступная полоса частот систем SETI расширилась до десятков гигагерц. Кроме того, исследования SETI стали полагаться на стратегию, известную как Multibeam Coincidence Matching (MBCM), для устранения RFI и фильтрации их от шума сигнала. Доктор Вишал Гаджар - исследователь из Института SETI, Калифорнийский университет в Беркли, и соавтор исследования - объяснил Universe Today по электронной почте:
"Однолучевые радиотелескопы наблюдают небольшой участок неба, известный как луч, размером примерно с кончик карандаша на расстоянии вытянутой руки. Несмотря на свою точность, эти телескопы часто улавливают помехи от близлежащих наземных источников. Чтобы решить эту проблему, некоторые телескопы оснащены несколькими лучами, что позволяет им одновременно наблюдать за несколькими небольшими участками неба. Поиск интересующих нас сигналов во всех лучах одновременно позволяет определить, действительно ли сигнал исходит от какого-либо источника в небе или это результат помех. Если сигнал обнаруживается в нескольких лучах, то, скорее всего, это земные помехи".
По словам Гаджара, MCBM считается лучше традиционных методов по трем основным причинам. К ним относятся:
Повышенная точность и устойчивость: МБКМ может устранить ложные срабатывания, вызванные наземными помехами, что приводит к более точным результатам. МБКМ менее восприимчива к помехам от наземных источников, что делает ее более надежной и прочной по сравнению с традиционными методами.
Более быстрая обработка: MBCM может выполняться в режиме реального времени, что делает его более быстрым, чем традиционные методы, требующие последующей обработки.
Увеличение охвата: MBCM позволяет расширить поле зрения за счет использования нескольких лучей, обеспечивая больший охват, чем один луч.
Это третье преимущество стало неотъемлемой частью работы доктора Гаджара и международной команды. Телескоп FAST является крупнейшим в мире радиотелескопом и оснащен 19-лучевым приемником, что позволяет астрономам одновременно наблюдать 19 различных позиций на небе. В паре с приборами FAST техника MCMB эффективно устраняет источники помех и обеспечивает точность наблюдений. Для своего исследования команда наблюдала 33 близлежащие экзопланеты, используя традиционную стратегию MBCM и новый метод поиска, который они назвали "слепой режим поиска MBCM".
Как они указывают в своей статье, режим слепого поиска был вдохновлен многолучевым режимом слепого поиска, который был недавно разработан для изучения FRBs. Основная идея заключается в использовании всех 19 лучей FAST для поиска сигналов ETI, где центральный луч (луч 1) отслеживает цель, а остальные служат в качестве опорных лучей. Если сигнал охватывает не смежные лучи, более четырех смежных лучей или три или более лучей в линии, команда классифицирует сигнал как RFI. Они также определили четыре схемы охвата лучей, которые могут указывать на радиосигналы, имеющие происхождение ETI.
Как показано на диаграмме ниже, они включали любой из 19 лучей FAST, два соседних луча (Рисунок 1a), три соседних луча, образующих равносторонний треугольник (Рисунок 1b), и четыре соседних луча, образующих компактный ромб (Рисунок 1c). Любые схемы покрытия лучей, которые не подходили под эти четыре категории (как три примера во второй строке диаграммы), считались ложными срабатываниями и отвергались. Как отметил Гаджар, эта работа основана на предыдущей работе, в которой они провели целевые наблюдения с помощью FAST тех же 33 экзопланетных систем:
"Во время этих наблюдений мы направляли центральный луч нашего 19-лучевого приемника на каждую отдельную цель и анализировали данные только из центрального луча, где находилась цель. Если обнаруживался интересующий нас сигнал, мы перекрестно проверяли ту же частоту в других лучах, чтобы исключить земные помехи. В настоящей работе мы проводим более комплексный поиск вслепую по всем 19 лучам, независимо от наличия экзопланетной системы в поле зрения. Этот подход позволяет нам вести поиск без предварительных знаний о потенциальных объектах интереса, присутствующих в наших лучах".
После сканирования этих 33 экзопланет команда обнаружила два довольно необычных и интригующих сигнала. Как рассказал Гаджар, хотя оценить эти сигналы было непросто (поскольку они появлялись только в одном луче), после тщательного изучения они определили, что это просто радиопомехи:
"Один из сигналов присутствовал только в одной из двух поляризаций телескопа. Обычно небесные источники показывают одинаковую интенсивность в обеих поляризациях в течение длительного периода наблюдений, но в случае с первым сигналом этого не произошло, поэтому его легко отбросить. Второй сигнал был более интригующим, поскольку он демонстрировал одинаковую интенсивность в обеих поляризациях. При ближайшем рассмотрении мы обнаружили, что частота второго сигнала была очень близка к известным источникам интерференции".
В другом случае дальнейшее изучение данных выявило сигнал в одном луче с очень низким отношением сигнал/шум (STN). Команда также отклонила этот сигнал, потому что его поведение было похоже на другие случаи RFI, которые они идентифицировали. Хотя явных техносигнатур обнаружено не было, исследование было бесценным, поскольку оно позволило проверить технику бесшумного режима работы команды. Более того, два обнаруженных сигнала являются подходящими целями для последующих наблюдений, которые могут быть проведены Breakthrough Listen (крупнейшим проектом в области SETI) в ближайшие годы.
"Это новаторский шаг в области SETI", - сказал Гаджар. "В SETI эта техника была применена впервые. Эта уникальная техника может быть полезна, поскольку она уменьшает количество ложных срабатываний, позволяя более эффективно искать сигналы от внеземных цивилизаций. Уменьшая количество помех, многолучевое отклонение совпадений повышает чувствительность поиска и облегчает обнаружение слабых сигналов, которые в противном случае могли бы быть пропущены".
66.1к
