浙江
天文學家近日對距離地球約 124 光年的著名系外行星 K2-18b 開展了一次大規模搜尋外星文明無線電信號的行動，結果未發現可疑的人工窄帶無線電發射，但顯著提升了未來搜尋地外智慧文明（SETI）的技術能力。
K2-18b 位于獅子座，圍繞一顆紅矮星運行，處在恒星宜居帶內，是近年來研究最為集中的系外行星之一。 觀測顯示，該行星大氣中富含二氧化碳和甲烷，這一組合令其成為“Hycean 行星”的熱門候選——即擁有富氫厚大氣、下方可能覆蓋全球液態海洋的一類世界。 這一特性也使 K2-18b 成為 SETI 研究者重點監視的目標之一。
在最新的觀測中，科研團隊動用了位于美國新墨西哥州的卡爾·賈斯帕·詹斯基超大陣列（VLA）和位于南非的 MeerKAT 射電望遠鏡，這兩臺設備都是目前地球上最強大的射電望遠鏡之一，此次聯合監測行動在觀測安排上也相當罕見。 不過，硬件只是工作的一部分，在射電天文學中，用于篩選和過濾數據的軟件同樣關鍵，因為望遠鏡接收到的大量信號都來自地球人類活動，必須通過復雜算法與潛在的天體信號加以區分。
在這項研究中，VLA 使用的是 Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster 系統，MeerKAT 則使用 Breakthrough Listen User Supplied Equipment（BLUSE）系統，它們是當前從海量背景噪聲中篩選“可疑信號”的關鍵工具。 然而，如何設定篩選邏輯仍由科研人員負責，論文中提到團隊在數據處理中施加了五項約束條件，以從數以百萬計的信號中尋找可能的“技術特征”（technosignatures）。
首先，研究人員對已知受地面無線電干擾嚴重的頻段進行了射頻干擾（RFI）屏蔽，對落在這些頻段內的信號全部剔除；如果假設外星文明“剛好”使用這些頻率，人類可能需要在月球背面部署射電望遠鏡等方式才能真正聽到對方。 其次，團隊利用多普勒效應進行篩選：在行星間傳播的信號，因相對運動應表現出明顯的頻率漂移，因此任何幾乎沒有多普勒變化的信號都被視為來自地球本身而被直接排除。
在信噪比（SNR）方面，研究團隊作出了一個頗具爭議的選擇：剔除信噪比低于 10 或高于 100 的信號。 這一策略有助于排除極弱的誤報，以及通常只在單個天線中出現的強儀器偽跡，但也有可能把真實但相對微弱的外星信號一并濾掉。 研究還利用多波束分析：望遠鏡在天空中形成多個“波束”，其中一個直接指向 K2-18b，其余指向別處，如果信號來自該行星，應只出現在對準 K2-18b 的波束中，而地面干擾則往往同時出現在多個波束里。
另外一種潛在的方法是“凌星過濾”——如果信號來自行星本身，那么在行星從恒星背后掩食的階段應暫時消失。 不過，由于此次觀測窗口內沒有發生 K2-18b 的“二次凌星”，這一檢查并未真正啟用。
在應用上述多重篩選后，團隊報告稱，在整個觀測窗口內雖然檢測到數以百萬計的潛在信號，但沒有任何一個通過全部過濾條件，最終未發現任何可被認定為來自 K2-18b 的窄帶人工無線電“技術特征”。 對于期望“聽到”外星文明的人而言，這一結果或許略顯失望，但對科學而言，這正是向前邁進所需的過程。
通過對該行星系統的徹底掃描并確認“未檢出”，研究團隊得以為該系統中可能存在的發射器功率設定“上限約束”。 論文指出，如果那里存在文明，其無線電發射功率至少不會顯著強于類似已經坍塌的波多黎各阿雷西博雷達那樣的地面設施，也就是說，對方并沒有用遠超這一水平的巨大射電“燈塔”向宇宙高聲呼喊。
更重要的成果在于此次工作對自動化過濾系統的一次“概念驗證”。 在 VLA 和 MeerKAT 聯合觀測中產生的數百萬條信號記錄，幾乎不可能依靠人工逐條檢查，而本次研究展示的算法和軟件流程為未來大規模搜索奠定了基礎。 當更大型的射電設施——例如平方公里陣列望遠鏡（Square Kilometer Array）——投入使用后，這些技術將幫助科研人員從更為龐大的數據洪流中高效篩選潛在外星文明信號。
研究團隊指出，盡管 K2-18b 目前仍然“安靜”，但人類監聽宇宙的能力正在不斷提升，一旦那里或其他世界上的智慧生命開始“開口說話”，人類將更有能力第一時間捕捉到這些來自宇宙深處的呼喚。 相關結果已以題為《利用 VLA 和 MeerKAT 針對 Hycean 候選行星 K2-18b 開展窄帶技術特征搜尋》的論文形式公開在預印本平臺 arXiv 上。
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