由于可能存在适宜生命的条件,K2-18b也成为了搜寻地外文明计划(SETI)的主要目标。研究人员最近使用了两台世界上最强大的射电望远镜来搜寻该系统中人工无线电传输的迹象。他们的研究结果发表在《天文学期刊》(The Astronomical Journal)上,尽管在观测期间识别出了数百万个可能的候选信号,但并未发现与目前地球上使用的技术相当的窄带无线电信号证据。
该项目结合了来自新墨西哥州的卡尔·G·央斯基甚大天线阵(VLA)和南非MeerKAT射电望远镜的观测数据。协调如此规模的设施进行单次观测活动是非常罕见的,这为K2-18b系统提供了极高灵敏度的搜寻。
先进软件将地球噪声与可能的外星信号区分开来
收集观测数据只是挑战的一部分。同样重要的是在记录大量无线电信号后对其进行分析的数据处理系统。
射电望远镜总是充斥着地球上产生的信号,因此天文学家依靠复杂的软件在搜寻任何异常现象之前识别并去除干扰。在这个项目中,VLA使用了共用开源多模式干涉仪集群系统,而MeerKAT则依赖突破聆听用户提供的设备(BLUSE)系统。这些工具共同在研究人员进行进一步分析之前自动过滤了大量数据。
随后,科学家应用了五种独立的筛选方法来搜寻可能的技术特征。
第一种方法是射频干扰(RFI)掩蔽,该方法去除了落在已知被人工传输严重污染的频率范围内的信号。如果某个地外文明恰好使用这些频率进行传输,探测它可能需要一台位于免受地球无线电噪声影响区域的射电望远镜,例如月球背面。
科学家如何筛选数百万个候选信号
研究人员还考虑了多普勒效应,即改变经过的救护车警笛音高的同一现象。在行星间传播的无线电信号应随着源和观测者的相对运动表现出可测量的多普勒频移。任何基本没有表现出多普勒变化的信号都被认为几乎肯定起源于地球,因而被剔除。
另一个过滤步骤去除了信噪比低于10或高于100的信号。这有助于消除极弱的错误检测以及通常仅出现在单一天线中的异常强烈的仪器伪影。然而,作者指出,这一选择也可能排除了一些真实的微弱地外信号。
团队还进行了多波束分析。望远镜同时创建了多个聚焦波束,其中一个指向K2-18b,另一个指向天空中的其他位置。来自该系外行星的真实信号只会出现在指向K2-18b的波束中,而来自地球的干扰通常会同时出现在多个波束中。
最后一种计划的筛选方法涉及凌日过滤。原则上,源自K2-18b的信号应在行星移动到其主星后方时消失。由于在观测活动期间没有发生这种“次级凌日”,因此不需要进行这项最终测试。
未发现技术特征,但搜寻工作仍在继续
尽管这次巡天产生了数百万个潜在探测结果,但没有一个能通过所有过滤步骤。研究人员在他们检查的窄带无线电频率范围内没有发现令人信服的技术特征。
虽然结果看似平淡无奇,但它提供了宝贵的科学信息。这些观测使天文学家能够对K2-18b系统中可能存在的任何无线电发射机的强度设定“上限”。这些限制大致相当于位于波多黎各现已坍塌的阿雷西博雷达设施的发射功率。如果那里存在一个技术文明,其广播功率并没有显著超过那个水平。
同样重要的是,该项目证明了其自动数据处理系统能够成功处理现代SETI观测期间产生的海量信号。人工检查数百万个探测结果是不切实际的。
随着诸如平方公里阵列等未来天文台开始运行,这些技术对于处理它们将收集的前所未有的数据量将变得更加有价值。K2-18b目前可能保持沉默,但科学家们正在稳步提高其探测太阳系外最微弱技术迹象的能力,只要这些迹象存在且能被听到。