自从第一次地外智慧生物(SETI)调查出现以来,已经有60多年了。这就是奥兹玛(Ozma)计划,由弗兰克·德雷克(Frank Drake)博士(德雷克方程的设计者)领导的一项调查,该调查利用位于西弗吉尼亚州绿岸国家射电天文台(NRAO)来收听来自猎户座和鲸鱼座T星的无线电传输。虽然搜索没有发现任何有趣的东西,但它为数十年的研究、理论和寻找技术活动证据(技术签名)的尝试铺平了道路。

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上图:SETI研究所的研究人员首次对银河系中心的信标进行了深入搜索。

搜索工作今天仍在继续,研究人员使用下一代仪器和分析方法来继续“宇宙捞针”。这就是周期频谱信号突破监听调查(BLIPSS)背后的目的,这是一个由康奈尔大学研究生阿克谢·苏雷什(Akshay Suresh)领导的合作 SETI 项目,旨在寻找银河系中心的技术特征。在最近的一篇论文中,苏雷什和他的团队分享了他们的初步发现,这要归功于绿岸天文台获得的数据和他们开发的专有算法。

阿克谢·苏雷什是康奈尔大学天体物理学和行星科学中心的博士候选人,他领导了 BLIPPS 项目,这是康奈尔大学、SETI研究所和“突破聆听(Breakthrough Listen)”之间的合作项目。来自卡希尔天文与天体物理中心、数学、天体物理与粒子物理研究所(IMAPP)、空间科学与天文研究所和国际射电天文学研究中心(ICRAR)的天体物理学家也加入了他们的研究。他们的论文《4-8 GHz银河系中心周期性技术特征搜索》发表在5月30日的《天文学杂志》上。

迄今为止,所有的 SETI 调查都致力于寻找人工无线电传输的证据。公认的理论是,无线电信号可以分为两类:窄带故意信标发射和无线电发射机的宽带辐射泄漏。两者中,辐射泄漏的光谱时间特征(随时间变化的频率)更难推测,而且可能较弱。出于这个原因,大多数现代 SETI 的努力都集中在寻找来自行星系统或邻近星系的窄带信标的宽带搜索上。

上图:夜晚,Karl Jansky(卡尔·央斯基)巨大的天线阵,天空中可以看到银河系。

特别是,银河中心(GC)附近的一个旋转信标被认为是 SETI 研究人员的一个有前途的技术签名。对于高级物种来说,这样的信标将提供一种与整个银河系沟通的方式,而不需要直接接触。对于渴望知道自己在宇宙中是否孤独,但又不急于宣传自己所在位置的物种来说,信标具有双重吸引力,因为它也允许保持一定的匿名性。正如阿克谢·苏雷什解释的那样:

从博弈论的角度来看,银河系的核心可能是一个“谢林点(Schelling point)”,不同的外星世界可以在没有事先接触的情况下建立联系。例如,聪明的外星人可能会选择向银河系中心发射信标,以达到最大数量的目标。同样地,这些外星人也可能直接从银河系中心发送信息,因为他们知道,像我们这样的社会会把目光投向银河系的核心。

在他们的搜索中,该团队采用了快速折叠算法(FFA),这是一种开源机器学习软件,旨在检测时间序列数据中的周期性事件。他们首先在已知的脉冲星上测试了这个算法,成功地探测到了预期的周期性发射。然后,他们查阅了100米绿岸望远镜(GBT/突破聆听网络的一部分)在4.5小时的观察期内获得的银河系中心区域的数据集。这个区域直径50光年,包含超过50万颗恒星。

脉冲星发射的信号范围很广,而 BLIPSS 则不同,它缩小了搜索范围,在几千赫兹的信号范围内寻找有规则间隔的脉冲序列(间隔11到100秒) —— 类似于雷达通信。“不幸的是,我们的搜索并没有发现任何可能来自外星的脉动信号,”苏雷什说。“我们的研究结果表明,在我们银河系中心调查的近60万颗恒星中,重复频率在11到100秒之间的信标要么是关闭的,要么是在我们的观察中太微弱而无法检测到的。”

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上图:艺术家对连接到机器学习网络的绿岸望远镜的想象图。

虽然,他们的搜索没有发现任何周期性无线电信号的明确迹象,但它创造了几个第一。在 BLISS 之前,无线电 SETI 主要致力于寻找连续信号,而银河信标则依赖于脉冲无线电爆发。苏雷什和他的同事们进行的搜索是对这些信号的第一次全面、深入的搜索。这也是 FFA 算法第一次被用于挖掘脉冲信号可能指示的数据。

此外,苏雷什和他的同事们采用的方法是新颖的,因为它结合了窄带宽和周期性模式,这些模式可能是技术特征。通过在特定频率范围内搜索定时序列,这项史无前例的调查为未来的研究奠定了基础。苏雷什说:

“我们研究的限制条件有助于微调未来的调查,因为我们排除了参数空间(例如脉冲重复频率、脉冲带宽和亮度)和我们无法检测到人造起源的脉动外星信号的天空区域。我们希望利用分布在全球各地的多个射电望远镜,扩大我们对来自银河系和其他星系的脉动信号的搜索。在这样做的过程中,我们渴望挖掘脉动信号的巨大的未探索的参数空间。”

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