Breakthrough Listen durchsucht ganze Galaxien nach Signalen extrem fortgeschrittener Zivilisationen

Im Jahr 1960 leitete Dr. Frank Drake das erste SETI-Experiment (Search for Extraterrestrial Intelligence) am National Radio Astronomy Observatory in Green Bank, West Virginia. In den mehr als sechzig Jahren, die seitdem vergangen sind, haben Astronomen mehrere Untersuchungen auf der Suche nach technologischen Aktivitäten (auch bekannt als Technosignaturen) durchgeführt. Breakthrough Listen ist das bisher ehrgeizigste SETI-Experiment, das Daten des Robert C. Byrd Green Bank Telescope, des Parkes Murriyang Telescope, des Automated Planet Finder und des MeerKAT Radio Telescope sowie fortschrittliche Analysen kombiniert.

Das Programm umfasst eine Untersuchung der 1 Million erdnächsten Sterne, des Zentrums unserer Galaxie und der gesamten galaktischen Ebene sowie der 100 unserer nächstgelegenen Galaxien. In einem kürzlich erschienenen Artikel präsentierten Mitglieder von Breakthrough Listen die Ergebnisse ihrer Radio-Technosignatur-Suche in den Zentren von 97 nahegelegenen Galaxien, die vom Robert C. Byrd Green Bank Telescope beobachtet wurden. Bei dieser Suche handelte es sich um eine der größten und umfangreichsten Suchen nach Funkbeweisen außerirdischer Intelligenz, die jemals durchgeführt wurde. Dabei wurden Billionen Sterne in vier Frequenzbändern untersucht. Leider konnten keine überzeugenden Kandidaten gefunden werden.

Das Team wurde von Carmen Choza geleitet, einer Assistenzforscherin am SETI-Institut und Praktikantin am Berkeley SETI Research Center bei Breakthrough Listen. Zu ihr gesellten sich Kollegen von Breakthrough Listen und dem SETI Institute sowie Forscher vom Institute of Space Sciences and Astronomy an der Universität Malta, dem International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) an der Curtin University und dem Green Bank Observatory (GBO). .

Das Papier, in dem ihre Ergebnisse detailliert beschrieben werden, „The Breakthrough Listen Search for Intelligent Life: Technosignature Search of 97 Nearby Galaxies“, wurde kürzlich veröffentlicht veröffentlicht In Das Astronomische Journal.

Wie sie in ihrer Studie angeben, bestand das Experiment von Choza und ihren Kollegen aus einer schmalbandigen Doppler-Drift-Suche bei vier Frequenzen (1,1–2,7 GHz und 4,0–11,2 GHz) von 97 Galaxienzentren. Diese Galaxien waren Teil einer früheren Breakthrough Listen-Untersuchung (durchgeführt im Jahr 2017) von 123 nahegelegenen Galaxien, die eine vollständige Stichprobe morphologischer Typen darstellten (d. h. Spiralgalaxien, Ellipsengalaxien, Zwergkugelgalaxien und unregelmäßige Galaxien). Dieser Ansatz unterscheidet sich von den meisten herkömmlichen SETI-Durchmusterungen, da er sich nicht auf einzelne Sterne oder Sternhaufen konzentrierte. Wie Choza Universe Today per E-Mail sagte:

„Wenn wir draußen im Universum nach Leben suchen, gehen wir davon aus, dass es sich auf Planeten bilden würde, wie es auf unserem der Fall war. Viele frühere Studien haben sich jeweils auf einen Stern konzentriert, oft auf Sterne, die Planeten um sich herum kennen. Die Sterndichten, die wir haben Indem wir auf die Galaxienzentren zielen, können wir Millionen von Sternen und möglicherweise Millionen von Sternsystemen mit Planeten absuchen, um die Möglichkeit zu haben, ein Signal zu finden.

„Galaxien ermöglichen es uns, ein riesiges Netz auszuwerfen, mit dem Haken, dass das Signal stärker sein müsste als jedes Signal, das die heutige menschliche Technologie erzeugen könnte. Daher ermöglicht uns die gezielte Ausrichtung auf Galaxien die Suche nach Zivilisationen, die technologisch weitaus fortschrittlicher sind als die Menschheit. Obwohl Zivilisationen.“ Obwohl ein Forscher, der in der Lage ist, ein solches Signal zu erzeugen, verschwindend selten vorkommt, wäre eine erfolgreiche Entdeckung zutiefst ermutigend – er würde bedeuten, dass die Menschheit eine definitive Chance hat, ein weitaus höheres Technologieniveau zu erreichen, als sie jetzt besitzt, ohne zusammenzubrechen.

Alle Daten für dieses Experiment wurden vom 100-Meter-Green Bank Telescope (GBT) am GBO in West Virginia gesammelt. Das Team hat sich für GBT entschieden, weil sein Backend die Speicherung und Analyse größerer SETI-Datenmengen ermöglicht, als dies jemals zuvor möglich war. Darüber hinaus nutzen GBT-Beobachtungen eine „Kadenz“-Strategie, bei der Ziele in der Probe fünf Minuten lang beobachtet werden und dann ein versetzter Ort mehrere Strahlbreiten vom Ziel entfernt beobachtet wird. Dieses Muster wird dreimal mit drei separaten versetzten Standorten wiederholt (von denen jeder fünf Minuten lang beobachtet wird), was zu einer 30-minütigen ABACAD-Trittfrequenz führt.

Anschließend wurde jede Trittfrequenz mithilfe der turboSETI-Pipeline analysiert, um nach linear gechirpten Schmalband-Doppler-Driftsignalen zu suchen. „Diese Suche zielt auf schmalbandige, driftende Technosignaturen ab, das heißt auf Signale mit einer Breite von einigen Hz, die eine Frequenzdrift zeigen, was darauf hindeutet, dass der Sender relativ zur Erde beschleunigt“, sagte Choza. „Wenn es driftet, kommt es von woanders, sei es ein Satellit im Orbit, eine Voyager, die weit entfernt durch den Weltraum segelt, oder ein Sender auf einem fernen Planeten. Wir wählen eine Driftrate von -4 Hz/s bis 4 Hz/s, um nach einem zu suchen Beschleunigungsbereich, den man von Sendern auf echten Exoplaneten erwarten kann.

Darüber hinaus legte das Team Einschränkungen für die Daten fest, um auch nach möglichen Sendern mit der äquivalenten isotropen Strahlungsleistung von 1026 W – oder 10.000 Zetawatt (ZW) – zu suchen. Wie Choza erklärte, wurde diese Leistungsstufe gewählt, weil sie dem theoretischen Stromverbrauch einer Zivilisation entspricht, die in der Lage ist, die gesamte Energie ihres Sternensystems zu nutzen – also einer Typ-II-Zivilisation auf der Kardaschew-Skala:

„Mit einem gut charakterisierten Instrument wie dem Green Bank Telescope und einigen Annahmen über die Signale, nach denen wir suchen, können wir die minimale Leistung berechnen, die ein isotropes Signal – also ein Signal, das sich in alle Richtungen ins Universum ausstrahlt – haben würde mit dem wir senden können, damit wir es entdecken können. Für die am weitesten entfernten Galaxien in unserer Stichprobe konnte unsere Suche ein hypothetisches Leuchtfeuer entdecken, das mit einer Leistung in der Größenordnung von 1026 Watt sendet – ähnlich der vollen Leistungsabgabe der Sonne. A Die Kardashev-Typ-II-Zivilisation, die theoretisch in der Lage ist, die gesamten Energieressourcen eines Wirtssterns zu nutzen, könnte theoretisch ein Leuchtfeuer von ausreichender Größe konstruieren, um über intergalaktische Entfernungen hinweg zu kommunizieren.

Am Ende erhielt das Team 1.519 Kandidatensignale, die nicht auf Funkfrequenzstörungen zurückzuführen waren. Bei der algorithmischen Verarbeitung, der Korrelation der Signaleigenschaften mit bekannten RFI-Populationen und einer umfassenden visuellen Inspektion fanden sie keine zwingenden Beweise für Technosignaturen. Diese jüngste Umfrage war jedoch in vielerlei Hinsicht bahnbrechend und wird erhebliche Auswirkungen auf die zukünftige SETI-Forschung haben. Wie Choza erklärte, ist es wichtig, das Sichtfeld bei der Suche nach seltenen Signalen zu maximieren und Vorder- und Hintergrundquellen genau zu berücksichtigen:

„Diese Untersuchung stellt einen Meilenstein bei der Verwirklichung der ursprünglichen Suchziele der Breakthrough Listen-Mission dar und ergänzt die Suche nach nahegelegenen einzelnen Sternen nach Sendern mit geringerer Leistung. Da wir nicht wissen, wie zahlreich oder hell außerirdische Sender sein könnten, dient sie auch als Wendepunkt in der Entwicklung neuer Suchmethoden zur Verbesserung und Neuanalyse früherer Suchvorgänge. Wir setzen die bislang größten Einschränkungen für das Vorhandensein von Technosignaturen in nahegelegenen Galaxien.“

„Dieses Papier ist der Höhepunkt der Bemühungen eines Jahres und der Beiträge vieler Autoren zur Verbesserung der Breakthrough Listen-Methoden und zur Weiterentwicklung der Technosignaturwissenschaft hin zu immer tieferen Einschränkungen und einer immer größeren Anzahl von Sternensystemen. Das Programm war ein erstaunlicher Weg, dies zu erreichen.“ Bringen Sie junge Menschen in die Wissenschaft ein, mich eingeschlossen, und einige der aufregendsten Arbeiten, die aus der Zusammenarbeit hervorgehen, werden von Doktoranden, Postbac-Studenten oder Praktikanten verfasst.

Diese Ergebnisse könnten auch bei künftigen Suchen von Breakthrough Listen hilfreich sein, einschließlich der geplanten Beobachtungen unseres eigenen galaktischen Zentrums, einer Stichprobe von fast 2.000 nahegelegenen Sternen und einer weiteren Stichprobe von Galaxien, die von der südlichen Hemisphäre aus mit dem Parkes-Murriyang-Teleskop beobachtet werden können.