Le télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST), situé en Chine, est actuellement l’observatoire radio le plus grand et le plus sophistiqué au monde. Alors que son objectif principal est de mener des enquêtes à grande échelle sur l’hydrogène neutre (l’élément le plus courant dans l’univers), d’étudier les pulsars et de détecter les sursauts radio rapides (FRB), les scientifiques ont prévu d’utiliser le réseau dans le cadre de la recherche d’intelligence extraterrestre (SETI ). La recherche de technosignatures, signes d’activité technologique qui indiquent la présence d’une civilisation avancée, fait partie intégrante de ce domaine d’étude.
Si de nombreuses technosignatures potentielles ont été proposées depuis le début des premières enquêtes dans les années 1960, les transmissions radio sont toujours considérées comme les plus probables et restent les plus étudiées. Dans une récente enquête, une équipe internationale de chercheurs SETI a mené une recherche ciblée de 33 systèmes d’exoplanètes en utilisant une nouvelle méthode qu’ils appellent le « mode de recherche aveugle MBCM ». Alors que l’équipe a détecté deux « signaux spéciaux » en utilisant ce mode, ils ont rejeté l’idée qu’il s’agissait de transmissions d’une espèce avancée. Néanmoins, leur enquête a démontré l’efficacité de ce nouveau mode aveugle et pourrait conduire à des signaux candidats plausibles à l’avenir.
L’enquête a été menée par des chercheurs représentant la collaboration FAST, Breakthrough Listen, et plusieurs universités et instituts. Cela comprenait l’Institut des frontières en astronomie et en astrophysique de l’Université normale de Pékin, l’Académie des sciences et technologies de Pékin, le Laboratoire des sciences spatiales (SSL) de l’UC Berkeley, l’Institut des sciences astronomiques de l’Université de Dezhou, le Collège de physique et génie électronique. à l’Université normale de Qilu et à l’Université de Glasgow. L’article qui décrit leur travail a été accepté pour publication par le Journal astrophysique.
La première expérience SETI (Projet Ozma) a eu lieu en 1960 sous la direction du professeur Frank Drake, dont l’équation de Drake porte le nom. Depuis lors, la plupart des expériences SETI ont recherché les communications radio en tant que technosignatures en raison de leur efficacité à se propager dans l’espace interstellaire. Les premières expériences ont recherché des fréquences spécifiques, comme la raie d’absorption de l’hydrogène neutre (21 cm) et de l’hydroxyle (18 cm), qui correspondent à des fréquences radio de 1,4 et 1,6 gigahertz (GHz).
Mais avec les progrès de la technologie, la bande passante disponible des systèmes SETI s’est étendue à des dizaines de GHz. De plus, les enquêtes SETI en sont venues à s’appuyer sur une stratégie connue sous le nom d’appariement de coïncidence multifaisceaux (MBCM) pour traiter les RFI et les filtrer du bruit de leur signal. Le Dr Vishal Gajjar, chercheur à l’Institut SETI, UC Berkeley, et co-auteur de l’étude, a expliqué à Universe Today par e-mail :
« Les radiotélescopes à parabole unique observent une petite partie du ciel, connue sous le nom de faisceau, qui a à peu près la taille de la pointe d’un crayon tenu à bout de bras. Malgré leur précision, ces télescopes détectent souvent les interférences provenant de sources terrestres proches. Pour surmonter ce problème, certains télescopes sont équipés de faisceaux multiples, ce qui leur permet d’observer plusieurs petites zones du ciel en même temps. En recherchant des signaux d’intérêt dans tous les faisceaux simultanément, nous pouvons déterminer si un signal provient vraiment d’une source. dans le ciel ou si cela résulte d’interférences. Lorsqu’un signal est détecté dans plusieurs faisceaux, il s’agit probablement d’interférences terrestres.
Selon Gajjar, le MCBM est considéré comme meilleur que les méthodes conventionnelles pour trois raisons principales. Ceux-ci inclus:
Ce troisième avantage faisait partie intégrante du travail du Dr Gajjar et de l’équipe internationale. Le télescope FAST est le plus grand réseau radio au monde et est équipé d’un récepteur à 19 faisceaux, permettant aux astronomes d’observer simultanément 19 positions différentes dans le ciel. Lorsqu’elle est associée aux instruments de FAST, la technique MCMB élimine efficacement les sources d’interférence et garantit des observations précises. Pour leur étude, l’équipe a observé 33 exoplanètes proches en utilisant la stratégie MBCM traditionnelle et une nouvelle méthode de recherche qu’ils appellent le « mode de recherche aveugle MBCM ».
Comme ils l’indiquent dans leur article, le mode de recherche aveugle a été inspiré par le mode de recherche aveugle multifaisceaux qui a été récemment développé pour étudier les FRB. L’idée de base est d’utiliser les 19 faisceaux de FAST pour rechercher des signaux ETI, où le faisceau central (Beam 1) suit une cible tandis que les autres servent de faisceaux de référence. Si un signal couvre des faisceaux non adjacents, plus de quatre faisceaux adjacents ou trois faisceaux ou plus dans une ligne, l’équipe a classé le signal comme RFI. Ils identifient également quatre arrangements de couverture de faisceau qui pourraient indiquer des signaux radio d’origine ETI.
Comme illustré dans le diagramme ci-dessous, ceux-ci comprenaient l’un des 19 faisceaux de FAST, deux des faisceaux adjacents (Figure 1a), trois faisceaux adjacents formant un triangle équilatéral (Figure 1b) et quatre faisceaux adjacents formant un losange compact (Figure 1c) . Tous les arrangements de couverture de faisceau qui ne correspondaient pas à ces quatre catégories (comme les trois exemples de la deuxième ligne du diagramme) ont été considérés comme des faux positifs et rejetés. Comme Gajjar l’a indiqué, cet article s’appuie sur des travaux antérieurs où ils ont effectué des observations ciblées avec FAST des mêmes 33 systèmes exoplanétaires :
« Au cours de ces observations, nous avons dirigé le faisceau central de notre récepteur à 19 faisceaux sur chaque cible individuelle et n’avons analysé que les données du faisceau central où se trouvait la cible. Si un signal d’intérêt était détecté, nous recoupions la même fréquence à travers d’autres faisceaux pour éliminer les interférences terrestres. Dans le présent article, nous effectuons une recherche plus complète en recherchant aveuglément des signaux sur les 19 faisceaux, indépendamment de la présence de tout système exoplanétaire dans le champ de vision. Cette approche nous permet de mener une analyse agnostique rechercher sans connaissance préalable des cibles potentielles d’intérêt présentes dans nos faisceaux. »
Après avoir scanné ces 33 exoplanètes, l’équipe a discerné deux signaux plutôt inhabituels et intrigants. Comme l’a raconté Gajjar, alors qu’il était difficile d’évaluer ces signaux (car ils n’apparaissaient que dans un seul faisceau), après un examen approfondi, ils ont déterminé qu’il s’agissait simplement d’interférences RFI :
« L’un des signaux n’était présent que dans l’une des deux polarisations du télescope. Normalement, les sources basées dans le ciel montreraient une intensité similaire dans les deux polarisations sur une plus longue période d’observation, mais ce n’était pas le cas pour le premier signal, le rendant facile à rejeter. Le deuxième signal était plus intrigant car il montrait la même intensité dans les deux polarisations. En y regardant de plus près, nous avons découvert que la fréquence du deuxième signal était très proche des sources connues d’interférence.
Dans un autre cas, un examen plus approfondi des données a révélé un signal dans un faisceau avec un rapport signal sur bruit (STN) très faible. L’équipe a également rejeté ce signal car son comportement était similaire à d’autres cas de RFI qu’ils avaient identifiés. Bien qu’aucune technosignature claire n’ait été détectée, l’enquête a été inestimable en raison de la manière dont elle a testé la technique du mode silencieux de l’équipe. De plus, les deux signaux identifiés sont des cibles appropriées pour des observations de suivi, qui pourraient être menées par Breakthrough Listen (le plus grand effort SETI jamais monté) dans les années à venir.
« Il s’agit d’une avancée révolutionnaire dans le domaine du SETI », a déclaré Gajjar. « Dans SETI, cette technique a été déployée pour la première fois. Cette technique unique peut être utile car elle réduit la quantité de faux positifs, permettant une recherche plus efficace des signaux provenant de civilisations extraterrestres. En réduisant la quantité d’interférences, la coïncidence multifaisceaux le rejet augmente la sensibilité de la recherche et facilite la détection de signaux faibles qui pourraient autrement être négligés. »
Plus d’information:
Xiao-Hang Luan et al, Recherche aveugle multifaisceaux d’observations SETI ciblées vers 33 systèmes d’exoplanètes avec FAST, arXiv (2023). DOI : 10.48550/arxiv.2301.10890