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500米口徑球面望遠(yuǎn)鏡(FAST)剛剛在西南省份貴州完成建造。Credit: FAST
（神秘的望遠(yuǎn)外星地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Matt Williams, Universe Today）：位于中國(guó)的500米口徑球面望遠(yuǎn)鏡(FAST)是目前世界上最大、最復(fù)雜的剛剛掃廣州美女快餐外圍上門外圍女（微信156-8194-*7106）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)射電天文臺(tái)。雖然它的描顆主要目的是進(jìn)行大規(guī)模的中性氫調(diào)查(宇宙中最常見的元素)，研究脈沖星和探測(cè)快速射電爆發(fā)(FRB)，系外行星尋找信號(hào)但科學(xué)家們已經(jīng)計(jì)劃在尋找外星智能(SETI)中使用該陣列。世界上最射電這個(gè)研究領(lǐng)域的望遠(yuǎn)外星一個(gè)組成部分是尋找技術(shù)特征，這是剛剛掃表明先進(jìn)文明存在的技術(shù)活動(dòng)的標(biāo)志。
雖然自20世紀(jì)60年代第一次調(diào)查開始以來，描顆已經(jīng)提出了許多潛在的系外行星尋找信號(hào)技術(shù)簽名，但無線電傳輸仍然被認(rèn)為是世界上最射電最有可能的，并且仍然是望遠(yuǎn)外星研究最多的。在最近的剛剛掃一次調(diào)查中，一個(gè)SETI研究人員的描顆國(guó)際團(tuán)隊(duì)使用一種新方法對(duì)33個(gè)系外行星系統(tǒng)進(jìn)行了有針對(duì)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(cè)到了兩種“特殊信號(hào)”，系外行星尋找信號(hào)但他們排除了它們是廣州美女快餐外圍上門外圍女（微信156-8194-*7106）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)來自高級(jí)物種的傳輸?shù)南敕āＨ欢麄兊恼{(diào)查證明了這種新的盲模式的有效性，并可能在未來產(chǎn)生似乎合理的候選信號(hào)。
這項(xiàng)調(diào)查是由代表FAST collaboration、Breakthrough Listen和多個(gè)大學(xué)和研究所的研究人員進(jìn)行的。這包括北京師范大學(xué)天文學(xué)和天體物理學(xué)前沿研究所、北京科學(xué)技術(shù)研究院、加州大學(xué)伯克利分校空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、德州大學(xué)天文科學(xué)研究所、齊魯師范大學(xué)物理和電子工程學(xué)院以及格拉斯哥大學(xué)。描述他們工作的論文已經(jīng)被《天體物理學(xué)雜志》接受發(fā)表。
第一個(gè)SETI實(shí)驗(yàn)(Ozma計(jì)劃)發(fā)生在1960年，由弗蘭克·德雷克教授指導(dǎo)，德雷克方程就是以他的名字命名的。從那時(shí)起，大多數(shù)SETI實(shí)驗(yàn)都在尋找無線電通信作為技術(shù)特征，因?yàn)樗鼈冊(cè)谛请H空間傳播的有效性。最早的實(shí)驗(yàn)在特定的頻率上進(jìn)行搜索，像中性氫(21厘米)和羥基(18厘米)的吸收線，對(duì)應(yīng)于1.4和1.6千兆赫(GHz)的無線電頻率。
但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，SETI系統(tǒng)的可用帶寬已經(jīng)擴(kuò)展到了幾十GHz的范圍。此外，SETI調(diào)查已經(jīng)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(hào)噪聲中過濾出來。Vishal Gajjar博士是加州大學(xué)伯克利分校SETI研究所的研究員，也是這項(xiàng)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(yuǎn)鏡觀察天空的一小部分，稱為光束，大約是一臂長(zhǎng)的鉛筆尖大小。盡管這些望遠(yuǎn)鏡很精確，但它們經(jīng)常會(huì)受到附近陸地來源的干擾。為了克服這個(gè)問題，一些望遠(yuǎn)鏡配備了多個(gè)光束，允許它們同時(shí)觀察天空中的幾個(gè)小區(qū)域。通過同時(shí)在所有波束中搜索感興趣的信號(hào)，我們可以確定信號(hào)是否真正來自天空中的某個(gè)源，或者它是否是干擾的結(jié)果。當(dāng)在多個(gè)波束中檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，很可能是地面干擾。”
根據(jù)Gajjar的說法，MCBM被認(rèn)為優(yōu)于傳統(tǒng)方法有三個(gè)主要原因。其中包括:
1.更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)健性:MBCM可以消除由地面干擾引起的假陽(yáng)性檢測(cè)，從而產(chǎn)生更準(zhǔn)確的結(jié)果。MBCM不易受陸地來源的干擾，因此比傳統(tǒng)方法更穩(wěn)定可靠。
2.處理速度更快:MBCM可以實(shí)時(shí)執(zhí)行，比需要后處理的傳統(tǒng)方法更快。
3.擴(kuò)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(shù)家對(duì)快速射電爆發(fā)(FRB)的印象。Credit: Danielle Futselaar
這第三個(gè)優(yōu)勢(shì)對(duì)于Gajjar博士和國(guó)際團(tuán)隊(duì)的工作是不可或缺的。FAST望遠(yuǎn)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(xué)家同時(shí)觀察天空中的19個(gè)不同位置。當(dāng)與FAST的儀器配合使用時(shí)，MCMB技術(shù)有效地消除了干擾源，確保了精確的觀測(cè)。在他們的研究中，該團(tuán)隊(duì)使用傳統(tǒng)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?cè)谡撐闹兄赋龅模に阉髂Ｊ绞鞘茏罱_發(fā)的用于研究FRB的多波束盲搜索模式的啟發(fā)。基本思想是使用FAST的所有19個(gè)波束來搜索ETI信號(hào)，其中中心波束(波束1)跟蹤目標(biāo)，而其他波束作為參考波束。如果一個(gè)信號(hào)覆蓋了不相鄰的波束，超過四個(gè)相鄰的波束，或者一條線上有三個(gè)或更多的波束，該小組將該信號(hào)歸類為RFI。他們還發(fā)現(xiàn)了四種波束覆蓋方式，可以顯示無線電信號(hào)來自ETI。
如下圖所示，這些包括FAST的19個(gè)梁中的任何一個(gè)，兩個(gè)相鄰的梁(圖1a)，三個(gè)相鄰的梁形成一個(gè)等邊三角形(圖1b)，四個(gè)相鄰的梁形成一個(gè)緊湊的菱形(圖1c)。任何不符合這四個(gè)類別的波束覆蓋安排(如圖表第二行中的三個(gè)示例)都被認(rèn)為是假陽(yáng)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(chǔ)上，他們用FAST對(duì)相同的33個(gè)系外行星系統(tǒng)進(jìn)行了有針對(duì)性的觀測(cè):
“在這些觀測(cè)中，我們將19波束接收器的中央波束瞄準(zhǔn)每個(gè)單獨(dú)的目標(biāo)，并且只分析目標(biāo)所在的中央波束的數(shù)據(jù)。如果檢測(cè)到感興趣的信號(hào)，我們會(huì)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(gè)光束中盲目搜索信號(hào)來進(jìn)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(tǒng)。這種方法允許我們進(jìn)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(biāo)。”

MBCM盲搜索模式示意圖。第一行顯示了三個(gè)允許信號(hào)的例子，而最下面一行顯示了三個(gè)禁止信號(hào)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(fā)現(xiàn)了兩個(gè)相當(dāng)不尋常和有趣的信號(hào)。正如Gajjar所述，雖然評(píng)估這些信號(hào)具有挑戰(zhàn)性(因?yàn)樗鼈冎怀霈F(xiàn)在一個(gè)波束中)，但經(jīng)過徹底檢查后，他們確定它們只是RFI干擾:
“其中一個(gè)信號(hào)只出現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)偏振之一中。通常情況下，在較長(zhǎng)的觀察時(shí)間內(nèi)，天空源在兩種偏振態(tài)下顯示出相似的強(qiáng)度，但第一個(gè)信號(hào)并非如此，因此很容易被忽略。第二個(gè)信號(hào)更有趣，因?yàn)樗趦煞N偏振態(tài)下顯示出相同的強(qiáng)度。經(jīng)過更仔細(xì)的檢查，我們發(fā)現(xiàn)第二個(gè)信號(hào)的頻率非常接近已知的干擾源。”
在另一種情況下，對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步檢查顯示一個(gè)波束中的信號(hào)具有非常低的信噪比(STN)。該小組還拒絕了這一信號(hào)，因?yàn)樗男袨轭愃朴谒麄儼l(fā)現(xiàn)的其他RFI實(shí)例。雖然沒有檢測(cè)到明確的技術(shù)特征，但這項(xiàng)調(diào)查是非常寶貴的，因?yàn)樗鼫y(cè)試了團(tuán)隊(duì)的靜默模式技術(shù)。更重要的是，這兩個(gè)被識(shí)別的信號(hào)是后續(xù)觀察的合適目標(biāo)，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(jìn)行。
“這是SETI領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，”Gajjar說。“在SETI中，這項(xiàng)技術(shù)首次被部署。這種獨(dú)特的技術(shù)可能是有用的，因?yàn)樗鼫p少了假陽(yáng)性的數(shù)量，允許更有效地搜索來自外星文明的信號(hào)。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(cè)到可能被忽略的微弱信號(hào)。”