Das größte Radioteleskop der Welt hat gerade 33 Exoplaneten nach einem Signal von Außerirdischen abgesucht

Das Five-Hundert-Meter Aperture Spherical Telescope (FAST) in China ist derzeit das größte und modernste Radioobservatorium der Welt. Während sein Hauptzweck darin besteht, groß angelegte Untersuchungen zum neutralen Wasserstoff (das häufigste Element im Universum) durchzuführen, Pulsare zu untersuchen und Fast Radio Bursts (FRBs) zu erkennen, haben Wissenschaftler geplant, das Array bei der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz (SETI) einzusetzen ). Ein integraler Bestandteil dieses Studienbereichs ist die Suche nach Technosignaturen, Zeichen technologischer Aktivität, die auf das Vorhandensein einer fortgeschrittenen Zivilisation hinweisen.

Während seit Beginn der ersten Erhebungen in den 1960er Jahren viele potenzielle Technosignaturen vorgeschlagen wurden, gelten Funkübertragungen immer noch als die wahrscheinlichsten und bleiben die am besten untersuchten. In einer kürzlich durchgeführten Umfrage führte ein internationales Team von SETI-Forschern eine gezielte Suche von 33 Exoplanetensystemen mit einer neuen Methode durch, die sie den „MBCM-Blindsuchmodus“ nennen. Während das Team mit diesem Modus zwei „spezielle Signale“ entdeckte, wiesen sie die Idee zurück, dass es sich um Übertragungen einer fortgeschrittenen Spezies handelte. Dennoch zeigte ihre Umfrage die Wirksamkeit dieses neuen Blindmodus und könnte in Zukunft zu plausiblen Kandidatensignalen führen.

Die Umfrage wurde von Forschern durchgeführt, die die FAST-Kollaboration, Breakthrough Listen und mehrere Universitäten und Institute repräsentieren. Dazu gehörten das Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics an der Beijing Normal University, die Beijing Academy of Science and Technology, das Space Sciences Laboratory (SSL) an der UC Berkeley, das Institute for Astronomical Science an der Dezhou University, das College of Physics and Electronic Engineering an der Qilu Normal University und der University of Glasgow. Das Papier, das ihre Arbeit beschreibt, wurde von der zur Veröffentlichung angenommen Astrophysikalische Zeitschrift.

Das erste SETI-Experiment (Projekt Ozma) fand 1960 unter der Leitung von Professor Frank Drake statt, nach dem die Drake-Gleichung benannt ist. Seitdem haben die meisten SETI-Experimente aufgrund ihrer Wirksamkeit bei der Ausbreitung durch den interstellaren Raum nach Funkkommunikationen als Technosignaturen gesucht. Die frühesten Experimente suchten bei bestimmten Frequenzen, wie der Absorptionslinie von neutralem Wasserstoff (21 cm) und Hydroxyl (18 cm), die Radiofrequenzen von 1,4 und 1,6 Gigahertz (GHz) entsprechen.

Aber mit dem technologischen Fortschritt hat sich die verfügbare Bandbreite von SETI-Systemen in den Bereich von mehreren zehn GHz ausgeweitet. Darüber hinaus verlassen sich SETI-Umfragen mittlerweile auf eine Strategie, die als Multibeam Coincidence Matching (MBCM) bekannt ist, um RFI zu adressieren und sie aus ihrem Signalrauschen herauszufiltern. Dr. Vishal Gajjar – ein Forscher am SETI Institute, UC Berkeley, und Mitautor der Studie – erklärte Universe Today per E-Mail:

„Einzelantennen-Radioteleskope beobachten einen kleinen Teil des Himmels, den sogenannten Strahl, der etwa so groß ist wie die Spitze eines Bleistifts, der auf Armlänge gehalten wird. Trotz ihrer Genauigkeit nehmen diese Teleskope häufig Störungen von nahe gelegenen terrestrischen Quellen auf. Um dieses Problem zu lösen, sind einige Teleskope mit mehreren Strahlen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, mehrere kleine Bereiche des Himmels gleichzeitig zu beobachten.Indem wir in allen Strahlen gleichzeitig nach interessanten Signalen suchen, können wir feststellen, ob ein Signal wirklich von einer Quelle stammt am Himmel oder aufgrund von Interferenzen. Wenn ein Signal in mehreren Strahlen erfasst wird, handelt es sich wahrscheinlich um terrestrische Interferenzen.“

Laut Gajjar gilt MCBM aus drei Hauptgründen als besser als herkömmliche Methoden. Diese beinhalten:

Dieser dritte Vorteil war ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit von Dr. Gajjar und dem internationalen Team. Das FAST-Teleskop ist das weltweit größte Radioarray und mit einem 19-Strahl-Empfänger ausgestattet, der es Astronomen ermöglicht, gleichzeitig 19 verschiedene Positionen am Himmel zu beobachten. In Kombination mit den Instrumenten von FAST eliminiert die MCMB-Technik Störquellen effektiv und gewährleistet genaue Beobachtungen. Für ihre Studie beobachtete das Team 33 nahe gelegene Exoplaneten mit der traditionellen MBCM-Strategie und einer neuen Suchmethode, die sie den „MBCM-Blindsuchmodus“ nennen.

Wie sie in ihrer Veröffentlichung angeben, wurde der Blindsuchmodus von dem Multibeam-Blindsuchmodus inspiriert, der kürzlich entwickelt wurde, um FRBs zu untersuchen. Die Grundidee besteht darin, alle 19 Strahlen von FAST zu verwenden, um nach ETI-Signalen zu suchen, wobei der mittlere Strahl (Strahl 1) ein Ziel verfolgt, während die anderen als Referenzstrahlen dienen. Wenn ein Signal nicht benachbarte Strahlen, mehr als vier benachbarte Strahlen oder drei oder mehr Strahlen in einer Linie abdeckt, stufte das Team das Signal als RFI ein. Sie identifizieren auch vier Strahlabdeckungsanordnungen, die Funksignale anzeigen könnten, die von ETI stammen.

Wie im Diagramm unten dargestellt, umfassten diese einen der 19 Strahlen von FAST, zwei der benachbarten Strahlen (Abbildung 1a), drei benachbarte Strahlen, die ein gleichseitiges Dreieck bilden (Abbildung 1b), und vier benachbarte Strahlen, die eine kompakte Raute bilden (Abbildung 1c). . Alle Strahlabdeckungsanordnungen, die nicht in diese vier Kategorien passten (wie die drei Beispiele in der zweiten Zeile des Diagramms), wurden als falsch positive Ergebnisse betrachtet und zurückgewiesen. Wie Gajjar angedeutet hat, baut dieses Papier auf früheren Arbeiten auf, bei denen sie mit FAST gezielte Beobachtungen derselben 33 exoplanetaren Systeme durchgeführt haben:

„Während dieser Beobachtungen richteten wir den Zentralstrahl unseres 19-strahligen Empfängers auf jedes einzelne Ziel und analysierten nur die Daten des Zentralstrahls, auf dem sich das Ziel befand. Wenn ein interessierendes Signal erkannt wurde, haben wir dieselbe Frequenz überkreuzt andere Strahlen, um terrestrische Interferenzen zu eliminieren. In der vorliegenden Arbeit führen wir eine umfassendere Suche durch, indem wir blind nach Signalen über alle 19 Strahlen suchen, unabhängig von der Anwesenheit eines exoplanetaren Systems im Sichtfeld. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, eine Agnostik durchzuführen Suche ohne Vorkenntnisse nach potenziellen interessanten Zielen in unseren Strahlen.“

Nach dem Scannen dieser 33 Exoplaneten erkannte das Team zwei ziemlich ungewöhnliche und faszinierende Signale. Wie Gajjar berichtete, war es zwar schwierig, diese Signale auszuwerten (da sie nur in einem Strahl auftauchten), aber nach einer gründlichen Untersuchung stellten sie fest, dass es sich nur um RFI-Störungen handelte:

„Eines der Signale war nur in einer der beiden Polarisationen des Teleskops vorhanden. Normalerweise würden himmelsbasierte Quellen über einen längeren Beobachtungszeitraum in beiden Polarisationen eine ähnliche Intensität zeigen, aber das war beim ersten Signal nicht der Fall, was es leicht macht, es zu verwerfen. Das zweite Signal war faszinierender, da es in beiden Polarisationen die gleiche Intensität zeigte. Bei näherer Betrachtung stellten wir fest, dass die Frequenz des zweiten Signals sehr nahe an bekannten Interferenzquellen lag.“

In einem anderen Fall ergab eine weitere Untersuchung der Daten ein Signal in einem Strahl mit einem sehr niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis (STN). Das Team lehnte dieses Signal auch ab, weil sein Verhalten anderen Fällen von RFI ähnelte, die es identifiziert hatte. Obwohl keine klaren Technosignaturen entdeckt wurden, war die Umfrage von unschätzbarem Wert, da sie die Silent-Mode-Technik des Teams testete. Darüber hinaus sind die beiden identifizierten Signale geeignete Ziele für Folgebeobachtungen, die in den kommenden Jahren von Breakthrough Listen (dem größten je durchgeführten SETI-Projekt) durchgeführt werden könnten.

„Dies ist ein bahnbrechender Schritt auf dem Gebiet von SETI“, sagte Gajjar. „In SETI wurde diese Technik zum ersten Mal eingesetzt. Diese einzigartige Technik kann nützlich sein, da sie die Menge an Fehlalarmen reduziert und eine effizientere Suche nach Signalen von außerirdischen Zivilisationen ermöglicht Unterdrückung erhöht die Sensitivität der Suche und macht es einfacher, schwache Signale zu erkennen, die andernfalls übersehen werden könnten.“