如何從PB級別的數據中監聽外星文明？_風聞

原作：Matt Willams

編譯：賀柏翔

校對：牧夫校對組

編排：賀柏翔

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接：

https://www.universetoday.com/145047/seti-researchers-release-petabytes-of-data-in-the-search-for-aliens/

2月14號，“突破監聽計劃”（Breakthrough Listen Initiative ）發佈了他們在過去四年中積累的約2 pb（約合2100000GB）的光學和無線電數據。作為計劃的一部分，這是該非營利性機構第二次發佈數據，並再次邀請公眾基於這一龐大的數據庫來搜索可能存在的外星訊息。

這一聲明公佈在今年西雅圖召開的美國科學促進會(AAAS)年會上。加州大學伯克利分校SETI（Search for Extra-terrestrial Intelligence，搜索外星智能）研究中心主任、“突破監聽計劃”首席研究員安德魯·西米安（Andrew Siemion）介紹了該計劃獲得的最新數據。

這是SETI研究中心發佈數據量最為龐大的一次，之前的一次發佈是在去年的六月份，數據量同樣突破了pb級別。正如“突破監聽計劃”的首席系統管理員馬特·列博夫斯基（Matt Lebofsky）在伯克利新聞發佈會上所説：

“自去年‘突破監聽計劃’首次發佈數據以來，我們已經將公眾可使用的數據量增加了一倍。我們希望這些數據能揭示一些新穎而有趣的東西，不論是宇宙中的其他智能生命，亦或是尚未被發現的自然天文現象。”

加州大學伯克利分校的“突破監聽計劃”從西弗吉尼亞的綠岸望遠鏡陣列(Green Bank Telescope，圖右)和澳大利亞的帕克斯射電望遠鏡(Parkes radio telescope，圖左)中收集了pb級別的數據。

Credit: Breakthrough Listen

迄今為止，“突破監聽計劃”是SETI開展的最廣泛、最雄心勃勃的項目，旨在通過對宇宙無線電波的研究來尋找智慧生命存在的證據。一旦完成，它將檢查銀河系旋臂和銀河系中心百萬顆的恆星，以及周圍100個較為接近的星系。

這項研究的開展離不開澳大利亞新南威爾士州的帕克斯射電望遠鏡（Parkes Radio Telescope）、西弗吉尼亞州的綠岸望遠鏡（Green Bank Telescope）和加利福尼亞州聖何塞附近的利克天文台（Lick Observatory）的自動行星搜索器(APF)。這些望遠鏡的位置使它們成為測量銀河系整個旋臂和銀河系中心超大質量黑洞(SMBH)周圍區域的理想選擇，該區域也被稱為人馬座A*。

在這種情況下，調查數據來自銀河系中心區域以及銀河系平面和星際彗星2I/Borisov的無線電頻譜信號，頻率介於1至12千兆赫（GHz）之間。

地球凌星區觀測

西米安特別強調了一小部分數據，這些數據闡釋了距離太陽系最近的20顆在地球軌道平面的恆星。對於生活在這些恆星系統中的先進文明來説，當地球凌日，就可以檢測到地球的存在。

帕克斯射電望遠鏡是CSIRO澳大利亞國家望遠鏡中心的一員。

Credit: CSIRO

這種探測系外行星的方法稱之為凌星法，是確認其他恆星周圍是否存在行星的最有效方法。凌星法因此也被廣泛應用於系外行星的前沿搜索領域，如著名的開普勒空間望遠鏡（Kepler Space Telescope）以及有着“行星獵手”之稱的TESS衞星。

該探測使用綠岸望遠鏡（Green Bank Telescope，GBT）進行的，在4至8千兆赫範圍內掃描了這20顆恆星，即所謂的C波段。索菲亞·謝赫（Sofia Sheikh）領導下，一組5顆，GBT對每顆恆星進行5分鐘的觀測，然後指向另外5顆，並重復同樣的過程兩次。

每次，謝赫和她的團隊都會去除移動望遠鏡時沒有消失的信號。他們設法將無線電峯值數據由最初的100萬個減少到幾百個，同時還要消除來自地球的干擾信號，最終剩下了四個信號，而這歸因於在軌道上經過的衞星。正如謝赫解釋的那樣：

“這便是我們探索系外行星的方法，也極可能是其他智能物種所使用的方法。雖然之前有研究涉及到這個領域，但專門針對這個領域的探索尚無人問津。”

“因為我們是有所關注的探測，可以搜索到類似地球上的發射器。即使它們的信號沒有阿雷西博望遠鏡（Arecibo

telescope，1974年為慶祝改造完成，阿雷西博望遠鏡向距離地球25,000光年的球狀星團M13發送了一串由1679個二進制數字組成的信號，稱為“阿雷西博信息”。目前，中國FAST超越它成為最大的單口徑射電望遠鏡，譯者注）那麼強大，但我們也開始涉足新的頻率和新的觀測。”

西弗吉尼亞（NRAO / AUI）的羅伯特·伯德·綠岸望遠鏡（GBT）

Credit：Breakthrough Listen

論文發表在《天體物理學雜誌》（The Astrophysical Journal）上。正如他們在這項研究中所説，謝赫和她的同事們並沒有發現圍繞這些恆星有智能活動的證據。然而，這項最新的分析以及“突破監聽”小組進行的其他研究正在逐步調整無線電傳輸的可能位置和範圍。

西米安説： “我們沒有發現任何外星人，一直以來對於探索具有技術能力的物種，我們很容易會陷入自己設定的限制。但這次無線電頻譜中首次出現4至8 GHz的數據，這些結果為今後的改善實驗奠定了一個良好的基礎。”

銀河中心

“突破監聽計劃”還收集了有關銀河系中心的大量數據，因為從這個密集的區域中發現智能信號的可能性更高。在該區域周圍，預計不超過2.35光年（1秒差距）的空間中就存在大約1000萬顆恆星。

我們銀河系的中心也可能會構成了一個焦點，強大的文明和智慧的物種在此聚集、交流，我們可以大膽假設一下：對於一個足夠先進的文明來説，銀河系中心可以安置一個強大的星際傳送器，它將由人馬座A*自身提供能量。

使用斯皮策（Spitzer）太空望遠鏡拍攝的銀河系中心的視圖。

Credit：Suzan Stolovy（SSC / Caltech），JPL-Caltech，NASA

如果這種探索方式在銀河系旋臂很難奏效，但對於緻密的銀河系中心效率將會大大提升，這同樣也是為什麼“突破監聽計劃”會採用雙管齊下的方法，即同時觀測懸臂和銀河系的中心的原因。正如西蒙所説:

“銀河的中心無疑是銀河系中最有趣的部分，科學家一直以來注重研究它們。如果銀河系的任何一個先進文明想要在某個地方安置一個傳送裝置，回到自己的母星，銀河系中心將是一個很好的地方。它的能量非常巨大，所以我們不難想象，如果一個先進的文明想要利用大量的能量，銀河系中心的超大質量黑洞，無疑是一種理想的選擇。”

研究鮑裏索夫彗星的生命跡象

最後，“突破監聽計劃”也分享了他們關於某些“星際訪客”的最新數據。早在2017年，當奧陌陌（Oumuamua）即將離開太陽系的時候，學者們專門花費了一些時間來研究這個星際物體，以尋找人工傳輸的跡象。隨着去年第二個星際訪客的宣佈，“突破監聽計劃”再次抓住機會去觀察它。

哈勃視角中的鮑裏索夫彗星（comet 2I/Borisov）正在加速穿過太陽系

Credit: NASA/ESA/D. Jewitt (UCLA)

史蒂夫·克羅夫特（Steve Croft）作為伯克利SETI研究中心的天文學家，闡釋了這種做法的重要性。

“如果存在某種人類尚未掌握的星際旅行方法；如果其他未知文明在那裏；如果他們有動機建立一個星際探測器，這些探測器可能遠超過我們的想象。就像我們探測太陽系外行星上的智能信號，我們不應該侷限在用我們的信號模式來揣測外星智能。

除了第二次發佈數據，國家射電天文台（ National Radio Astronomy Observatory ，NRAO）和SETI研究所最近還宣佈，他們正在建立新的合作伙伴關係。根據該協議，兩個組織將會進行深入合作，並將SETI功能添加到由NRAO操作的射電望遠鏡中。

第一個項目將涉及美國國家科學基金會（National Science Foundation）在新墨西哥州著名的甚大射電望遠鏡陣列（Very Large Array ，VLA），SETI研究所將在那裏安裝一個最先進的數字端接口，使天文學家能夠前所未有地接收陣列提供的豐富數據流，並實現更廣泛、更詳細的研究。

位於新墨西哥州的甚大射電望遠鏡陣列

Credit: NRAO

正如“突破監聽計劃”的創始人尤里·米爾納(Yuri Milner)在談到該組織最近發佈的數據時所説:

“縱觀整個人類歷史，我們一開始只有有限的數據來尋找地外生命。所以，我們對他們的存在只能猜測。而現在，隨着大量數據的獲取，我們可以進行真正的科學研究。通過向公眾提供這些數據，任何人都可以知道這個深奧問題的答案。”

“突破監聽計劃”及其合作機構收集大量數據，並將數據與大眾共享，這證明了一種全新的天文研究時代已經到來。一方面，國家和私人組織之間存在協作和數據共享。另一方面，公眾的參與程度達到了前所未有的水平。（作為國家天文台直屬單位的中國虛擬天文台在很多項目中也採取了類似的模式，譯者注）

宇宙中的其它智慧生命在哪裏？這樣深入的合作將引領我們發現他們！天文愛好者請查閲“突破監聽計劃”的開放數據檔案。

『天文時刻』 牧夫出品

微信公眾號：astronomycn

半人馬A*核心區域隱藏着大質量黑洞

Credit：NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/ AURA)-ESA/Hubble Collaboration