珠聯璧合!「突破聆聽」與「中國天眼」攜手探索地外文明

2020-11-23 騰訊網

請等待訊息，最大的射電望遠鏡，應用啦!

天文學家將能使用世界上最大的射電望遠鏡探尋來自地外文明的信號

我們在4月的時候，報導了中國科學院、突破監聽計劃與地外文明搜索研究所之間的合作，即有關使用最新的「五百口徑射電望遠鏡(FAST)」搜尋地外文明的信號。現在，我們找到了另外一個這個項目的科研人員，他會為他們的觀測項目補充更多細節，並且告訴我們他們未來希望做的觀測。

FAST在2016年迎來了曙光並在2020年的1月份受到全權委託，但是中國當地的科研人員獨佔這個項目至今。這種情況接下來會發生改變。包括對地外文明搜索感興趣的許多組織準備提交受推薦的觀察計劃，這個計劃將利用到FAST比現有的射電望遠鏡高出2.5倍的超乎尋常的靈敏度。

在天文學和天體物理學研究上發表論文的作者，對於這個觀測計劃認為有三點內容。首先，他們會觀測仙女星系，之後再看由TESS展示在他們潛在的可居住地方的行星，最後，觀察經過地外文明搜索研究所的努力直到最近才發現的調製信號。

天文臺的描述使用在了突破監聽計劃信任：突破聆聽首個目標——仙女星系。這對於一個地外文明搜索監視團似乎是一個奇怪的選擇。然而，沙爾蓋賈爾—既是突破監聽計劃一員也是一名論文通訊作者—指出，至今天文學家們完全忽視了來自銀河的任何潛在信號。這可能是因為許多信號太微弱而不能由現代儀器檢測到。然而，天文學家有了FAST增加的靈敏度，已經可以接收到功率為1019瓦的信號。這已經超過了整個地球的年消耗量，是很多的能量。然而，對於那些可以看成卡達舍夫II型的大規模文明，還是遠遠不足夠的。因此，我們會有一個機會接受到這樣一個信號，這個信號大概來自於和仙女座一樣遠的地方。

所有離我們最近的星系本身都是由1萬億顆恆星組成，需要對他們進行大量的探索。值得高興的是，FAST有觀察密集區域的獨特功能。它有19束單獨的光束，可以指向天空中的不同方位。項目團隊計劃通過拍攝21張六角形圖像來調查仙女座星系中的1萬億顆恆星，每一張圖像都需要19個光束指向4個不同的點，這就組成了FAST數據收集系統。

每指向一個點需要10分鐘的時間，因此整個仙女座星系的調查僅需花費大約14個小時的觀察時間。這將為調查團隊留出足夠的時間來完成團隊希望完成的另一個任務-在TESS項目觀測中發現的適宜居住的行星的調查。儘管克卜勒行星狩獵望遠鏡實際發現的系外行星比TESS要多，但它們中的大多數離得更遠，信號相比較而言會更微弱。而TESS所檢測到的外行星的平均距離在100-200光年之間，比克卜勒發現的距離更近。因此，即使不是故意從地球上直接發送信號文明，我們也能捕捉到他們相互之間發送的信息，就像控制另一顆行星上的機器人漫遊器或發射它們等效的射頻電視頻道一樣。

穿越系外行星調查及其4臺望遠鏡的藝術性

在研究仙女座星系中使用19個光束比使用快速L波段陣列（FLAN）更有用，因此研究團隊計劃使用一系列單束接收器來研究TESS候選行星。這些單束接收器的帶寬比FLAN上可用的1050-1450帶寬大得多。它們的範圍從A1（70-140 MHz）到A1（2000-3000 MHz）不等。天文學家可以用這些接收器的頻譜寬度去查看使用其他望遠鏡無法檢測的信號。因為外星人可能會使用非常規的信號帶寬，所以可以捕獲更大頻率的望遠鏡，對SETI天文學家來說更有價值。

天文學家們不僅對發現單個帶寬上的重複信號感興趣，也致力於探尋SETI(搜尋地外文明計劃)研究中難以企及的調製信號，特別是承載數據的調製信號。研究人員藉助於高靈敏度的FAST(500米口徑球面射電望遠鏡，又稱「中國天眼」)以及一些新的人工智慧輔助的機器學習算法，終將可以識別出來源不明的調製信號。

FAST及其功能說明

「突破聆聽」團隊參加了美國陸軍人工智慧信號分類挑戰，並在挑戰中開發了一種名為機器學習分類器的算法。這一算法對新型調製信號的識別率高達95％，有助於該團隊在搜尋地外文明研究中分辨出新型調製模式。外星文明可能使用完全未知的信號帶寬和調製技術，但「突破聆聽」團隊的算法至少可以知曉有信號的存在。對信號的翻譯工作還是暫時留給超時空接觸這些科幻小說吧。

不同調製類型的範例–頻率調製（FM）和幅度調製（AM）。 兩種調製類型都廣泛應用於家用音響。

來源：NASA/'JPL (美國國家航天局噴氣推進實驗室)。在未來，聰明的科學家們可能會發明出來調製信號翻譯程序。 但這項工作的前提是收集大量的數據， 而FAST仍是現階段可用於此類SETI搜索的最優質的數據來源。「突破聆聽」團隊希望在未來幾年獲得足夠的資金以支持他們論文中闡述的搜索計劃。 他們已經與北京師範大學的一位FAST項目科研者開始進行一些小型觀察任務的合作。這個團隊的一個SETI項目最近被批准14個小時FAST望遠鏡的使用時間。他們對仙女座和苔絲系外行星等大型觀測大約會在一年以後進行。

Gajjar博士表達了團隊對與FAST合作的熱誠，並表示「期待進行從未有人涉及過的、最深入的無線電研究。」與此同時，他們有更多值得期待的工作。「突破聆聽」團隊已與MeerKAT展開接觸。這一位於南非的望遠鏡近來收到了一組更新的計算集群，可支持該團隊進行之前難以執行的的高頻計算。MeerKAT系統是「平方公裡陣列」的先導項目，後者預計在2027年左右上線，並將對整個射電天文學產生巨大的影響。 在那之前，FAST可以讓SETI和所有其他射電天文學研究人員收集更多數據並得出更好研究結果，是一項極有價值的工具。

作者：ANDY TOMASWICK

FY：Astronomical volunteer team

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