世界上最大的射電望遠鏡FAST剛剛掃描了33顆系外行星 尋找外星人的信號

2025-11-25 16:20:14 分類：娛樂 閱讀(16916)

500米口徑球面望遠鏡(FAST)剛剛在西南省份貴州完成建造。Credit: FAST
（神秘的望遠外星地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Matt Williams, Universe Today）：位于中國的500米口徑球面望遠鏡(FAST)是目前世界上最大、最復雜的剛剛掃麗江外圍（外圍模特）電話微信181-2989-2716誠信外圍，十年老店射電天文臺。雖然它的描顆主要目的是進行大規模的中性氫調查(宇宙中最常見的元素)，研究脈沖星和探測快速射電爆發(FRB)，系外行星尋找信號但科學家們已經計劃在尋找外星智能(SETI)中使用該陣列。世界上最射電這個研究領域的望遠外星一個組成部分是尋找技術特征，這是剛剛掃表明先進文明存在的技術活動的標志。
雖然自20世紀60年代第一次調查開始以來，描顆已經提出了許多潛在的系外行星尋找信號技術簽名，但無線電傳輸仍然被認為是世界上最射電最有可能的，并且仍然是望遠外星研究最多的。在最近的剛剛掃一次調查中，一個SETI研究人員的描顆國際團隊使用一種新方法對33個系外行星系統進行了有針對性的搜索，他們稱之為“MBCM盲搜索模式”雖然研究小組利用這種模式探測到了兩種“特殊信號”，系外行星尋找信號但他們排除了它們是麗江外圍（外圍模特）電話微信181-2989-2716誠信外圍，十年老店來自高級物種的傳輸的想法。然而，他們的調查證明了這種新的盲模式的有效性，并可能在未來產生似乎合理的候選信號。
這項調查是由代表FAST collaboration、Breakthrough Listen和多個大學和研究所的研究人員進行的。這包括北京師范大學天文學和天體物理學前沿研究所、北京科學技術研究院、加州大學伯克利分校空間科學實驗室、德州大學天文科學研究所、齊魯師范大學物理和電子工程學院以及格拉斯哥大學。描述他們工作的論文已經被《天體物理學雜志》接受發表。
第一個SETI實驗(Ozma計劃)發生在1960年，由弗蘭克·德雷克教授指導，德雷克方程就是以他的名字命名的。從那時起，大多數SETI實驗都在尋找無線電通信作為技術特征，因為它們在星際空間傳播的有效性。最早的實驗在特定的頻率上進行搜索，像中性氫(21厘米)和羥基(18厘米)的吸收線，對應于1.4和1.6千兆赫(GHz)的無線電頻率。
但是隨著技術的進步，SETI系統的可用帶寬已經擴展到了幾十GHz的范圍。此外，SETI調查已經開始依賴一種稱為多波束符合匹配(MBCM)的策略來處理RFI并將其從信號噪聲中過濾出來。Vishal Gajjar博士是加州大學伯克利分校SETI研究所的研究員，也是這項研究的合著者，他通過電子郵件向《今日宇宙》解釋道:
“單碟射電望遠鏡觀察天空的一小部分，稱為光束，大約是一臂長的鉛筆尖大小。盡管這些望遠鏡很精確，但它們經常會受到附近陸地來源的干擾。為了克服這個問題，一些望遠鏡配備了多個光束，允許它們同時觀察天空中的幾個小區域。通過同時在所有波束中搜索感興趣的信號，我們可以確定信號是否真正來自天空中的某個源，或者它是否是干擾的結果。當在多個波束中檢測到信號時，很可能是地面干擾。”
根據Gajjar的說法，MCBM被認為優于傳統方法有三個主要原因。其中包括:
1.更高的準確性和穩健性:MBCM可以消除由地面干擾引起的假陽性檢測，從而產生更準確的結果。MBCM不易受陸地來源的干擾，因此比傳統方法更穩定可靠。
2.處理速度更快:MBCM可以實時執行，比需要后處理的傳統方法更快。
3.擴大覆蓋范圍:MBCM通過使用多波束提供更大的視野，比單波束提供更大的覆蓋范圍。

藝術家對快速射電爆發(FRB)的印象。Credit: Danielle Futselaar
這第三個優勢對于Gajjar博士和國際團隊的工作是不可或缺的。FAST望遠鏡是世界上最大的射電陣列，配備了19束接收器，允許天文學家同時觀察天空中的19個不同位置。當與FAST的儀器配合使用時，MCMB技術有效地消除了干擾源，確保了精確的觀測。在他們的研究中，該團隊使用傳統的MBCM策略和一種新的搜索方法觀察了33顆附近的系外行星，他們稱之為“MBCM盲搜索模式”
正如他們在論文中指出的，盲搜索模式是受最近開發的用于研究FRB的多波束盲搜索模式的啟發。基本思想是使用FAST的所有19個波束來搜索ETI信號，其中中心波束(波束1)跟蹤目標，而其他波束作為參考波束。如果一個信號覆蓋了不相鄰的波束，超過四個相鄰的波束，或者一條線上有三個或更多的波束，該小組將該信號歸類為RFI。他們還發現了四種波束覆蓋方式，可以顯示無線電信號來自ETI。
如下圖所示，這些包括FAST的19個梁中的任何一個，兩個相鄰的梁(圖1a)，三個相鄰的梁形成一個等邊三角形(圖1b)，四個相鄰的梁形成一個緊湊的菱形(圖1c)。任何不符合這四個類別的波束覆蓋安排(如圖表第二行中的三個示例)都被認為是假陽性并被拒絕。正如Gajjar所指出的，這篇論文建立在以前的工作基礎上，他們用FAST對相同的33個系外行星系統進行了有針對性的觀測:
“在這些觀測中，我們將19波束接收器的中央波束瞄準每個單獨的目標，并且只分析目標所在的中央波束的數據。如果檢測到感興趣的信號，我們會交叉檢查其他波束的相同頻率，以消除地面干擾。在本文中，我們通過在所有19個光束中盲目搜索信號來進行更全面的搜索，而不管視野中是否存在任何系外行星系統。這種方法允許我們進行不可知的搜索，而無需事先了解光束中存在的任何潛在目標。”

MBCM盲搜索模式示意圖。第一行顯示了三個允許信號的例子，而最下面一行顯示了三個禁止信號的例子。Credit: Luan, Xiao-Hang, et al. (2023)
在掃描了這33顆系外行星后，研究小組發現了兩個相當不尋常和有趣的信號。正如Gajjar所述，雖然評估這些信號具有挑戰性(因為它們只出現在一個波束中)，但經過徹底檢查后，他們確定它們只是RFI干擾:
“其中一個信號只出現在望遠鏡的兩個偏振之一中。通常情況下，在較長的觀察時間內，天空源在兩種偏振態下顯示出相似的強度，但第一個信號并非如此，因此很容易被忽略。第二個信號更有趣，因為它在兩種偏振態下顯示出相同的強度。經過更仔細的檢查，我們發現第二個信號的頻率非常接近已知的干擾源。”
在另一種情況下，對數據的進一步檢查顯示一個波束中的信號具有非常低的信噪比(STN)。該小組還拒絕了這一信號，因為它的行為類似于他們發現的其他RFI實例。雖然沒有檢測到明確的技術特征，但這項調查是非常寶貴的，因為它測試了團隊的靜默模式技術。更重要的是，這兩個被識別的信號是后續觀察的合適目標，這些觀察可能在未來幾年由Breakthrough Listen(有史以來最大的SETI努力)進行。
“這是SETI領域的突破性進展，”Gajjar說。“在SETI中，這項技術首次被部署。這種獨特的技術可能是有用的，因為它減少了假陽性的數量，允許更有效地搜索來自外星文明的信號。通過減少干擾量，多波束符合抑制提高了搜索的靈敏度，并使其更容易檢測到可能被忽略的微弱信號。”