Astronomen können das größte Radioteleskop der Welt nutzen, um nach Signalen von außerirdischen Zivilisationen zu suchen
Zurück in April , berichteten wir darüber, wie eine Zusammenarbeit zwischen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Durchbruch bei der Listen-Initiative , und der SETI-Institut geplant, das neue Fünfhundert-Meter-Aperture-Radioteleskop ( SCHNELL ) um nach Hinweisen auf außerirdisches Leben zu suchen. Wir haben uns jetzt mit einem anderen Wissenschaftler des Projekts getroffen, um weitere Details zu ihren Beobachtungsplänen und ihren zukünftigen Beobachtungen zu konkretisieren.
FAST hat 2016 sein erstes Licht erblickt und im Januar 2020 vollständig in Betrieb genommen, aber das Projekt wurde bisher ausschließlich von lokalen chinesischen Wissenschaftlern genutzt. Das soll sich im kommenden Jahr ändern, und viele Gruppen, einschließlich derjenigen, die sich für SETI interessieren, sind bereit, vorgeschlagene Beobachtungspläne vorzulegen, die die außergewöhnlich hohe Empfindlichkeit von FAST nutzen würden, die 2,5-mal höher ist als die des nächstbesten verfügbaren Radioteleskops.
Die Beobachtungspläne der Autoren der Papier veröffentlicht in Research in Astronomy and Astrophysics schlagen vor. Zuerst werden sie sich die Andromeda Galaxie, dann bei Sternen gezeigt von TESS Planeten in ihrem Potenzial zu haben bewohnbare Zone , und endlich mal reinschauen moduliert Signale, die für SETI-Bemühungen bis vor kurzem nicht nachweisbar waren.
Darstellung der Observatorien der Breakthrough Listen Initiative
Credit: Breakthrough Listen
Das erste dieser Ziele, die Andromeda-Galaxie, mag für eine SETI-Überwachungsmission wie eine seltsame Wahl erscheinen. Allerdings Dr. Vishal Gajjar , ein Wissenschaftler der Breakthrough Listen Initiative und korrespondierender Autor des Papiers, weist darauf hin, dass Astronomen bisher alle potenziellen Signale aus der Galaxie vollständig ignoriert haben.
Dies könnte daran liegen, dass viele Signale als zu schwach angesehen würden, um von modernen Instrumenten erfasst zu werden. Mit der erhöhten Empfindlichkeit von FAST könnten Astronomen jedoch Signale bei 10 . empfangen19Watt. Das mag nach viel Strom erscheinen – es ist mehr als der gesamte Jahresverbrauch der Erde. Für große Zivilisationen, wie sie beispielsweise in Betracht gezogen werden könnten kardashev Typ II wäre kaum ein Tropfen auf den heißen Stein. Es besteht also eine gute Chance, dass wir sogar in Andromeda ein Signal von einer solchen Zivilisation empfangen können.
Bild, das zeigt, wie die Andromeda-Galaxie in Waben zerlegt werden kann, die dann im Mittelpunkt der 19 Bildgebungsstrahlen von FAST stehen können.
Bildnachweis: D.Li. et al
Unsere nächste Nachbargalaxie selbst besteht aus 1 Billion Sternen, was viel zu durchsuchen wäre. Glücklicherweise hat FAST eine einzigartige Funktion, die es gut geeignet macht, ein so dicht besiedeltes Gebiet zu beobachten. Es verfügt über 19 einzelne Strahlen, die auf verschiedene Punkte am Himmel gerichtet werden können. Das Team plant, die mehr als 1 Billion Sterne in der Andromeda-Galaxie zu vermessen, indem es 21 sechseckige Bilder macht, von denen jedes 4 verschiedene Ausrichtungen der 19 Strahlen erfordert, aus denen das Datenerfassungssystem von FAST besteht. Jedes Zeigen würde 10 Minuten dauern, sodass die gesamte Durchmusterung der Andromeda-Galaxie nur etwa 14 Stunden Beobachtungszeit in Anspruch nehmen würde.
Das würde viel zusätzliche Zeit für eine weitere der Vermessungen lassen, die das Team zu erreichen hofft – eine Vermessung von Planeten in der bewohnbaren Zone ihres Sterns, die vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) gefunden wurde. Während Kepler , ein weiteres Teleskop zur Planetenjagd, hat tatsächlich mehr Exoplaneten als TESS gefunden, die meisten von ihnen sind viel weiter entfernt und hätten daher viel schwächere Signale. Die durchschnittliche Entfernung zu a Planet die von TESS untersuchte liegt zwischen 100-200 Lichtjahren – viel näher als die von Kepler gefundenen. Selbst wenn eine Zivilisation dort nicht absichtlich ein Signal direkt auf die Erde sendet, können wir möglicherweise flüchtige Blicke auf Nachrichten erhaschen, die sie untereinander senden würden, z .
Künstlerisches Konzept des Transiting Exoplanet Survey Satellite und seiner 4 Teleskope.
Bildnachweis: NASA / MIT
Anstatt das Fast L-Band Array (FLAN) zu verwenden, das die 19 Strahlen beherbergt, die für die Untersuchung von Andromeda so nützlich wären, plant das Team, eine Reihe von Einzelstrahlempfängern zu verwenden, um die TESS-Kandidatenplaneten zu untersuchen. Diese Einzelstrahlempfänger haben eine viel größere Bandbreite als das 1050-1450-Band, das auf FLAN verfügbar ist. Sie reichen von A1 (70-140 MHz) bis A1 (2000-3000 MHz). Die spektrale Breite dieser Empfänger wird es Astronomen ermöglichen, Signale zu untersuchen, die mit anderen Teleskopen nicht erreichbar wären. Außerirdische könnten möglicherweise unkonventionelle Signalbandbreiten nutzen. Je größer die Frequenz, die ein Teleskop erfassen kann, desto wertvoller ist es für SETI-Astronomen.
Es sind nicht nur sich wiederholende Signale auf einer einzigen Bandbreite, die diese Astronomen interessieren. Modulierte Signale, beispielsweise solche, die Daten übertragen, wären ein heiliger Gral der SETI-Forschung. Mit einer Kombination aus der Empfindlichkeit von FAST und einigen neuen KI-gestützten maschinellen Lernalgorithmen werden Forscher endlich in der Lage sein, ein moduliertes Signal unbekannter Herkunft zu identifizieren.
Beschreibung von FAST und seinen Fähigkeiten.
Credit: UT Youtube-Kanal.
Das Breakthrough Listen-Team trat der US-Armee bei Signalklassifizierung der künstlichen Intelligenz Herausforderung. Als Teil dieser Herausforderung entwickelten sie einen Algorithmus, der als Klassifikator für maschinelles Lernen bekannt ist und in der Lage war, neuartige modulierte Signale mit einer Genauigkeit von 95 % zu identifizieren. Bei Anwendung auf SETI würde dies dem Team helfen, jede Art von neuartigen modulierten Mustern zu erkennen. Wie bei Signalbandbreiten können Außerirdische eine völlig unbekannte Modulationstechnik verwenden. Aber der Algorithmus des Breakthrough Listen-Teams sollte in der Lage sein, zumindest zu erkennen, dass es ein Signal gibt. Die Übersetzung dessen, was es bedeutet, überlässt man am besten Science-Fiction-Büchern wie Kontakt zur Zeit.
Beispiele für verschiedene Modulationsarten – Frequenzmodulation (FM) und Amplitudenmodulation (AM). Beide werden häufig in Consumer-Stereogeräten verwendet
Bildnachweis: NASA /’JPL
In Zukunft könnte ein solches Übersetzungsprogramm möglich sein – Wissenschaftler sind schließlich schlau. Ein solcher Aufwand würde eine enorme Menge an gesammelten Daten erfordern. Derzeit ist FAST immer noch die qualitativ hochwertigste Datenquelle für solche SETI-Suchen. Das Team von Breakthrough Listen hofft, in den nächsten Jahren Finanzmittel für die in ihrem Papier beschriebenen Suchprogramme zu erhalten. Sie arbeiten bereits mit einem FAST-Projektwissenschaftler aus Universität Peking für einige kleine Beobachtungsaufgaben. Kürzlich wurde diesem Team die Genehmigung erteilt, die FAST-Teleskope 14 Stunden lang für ein SETI-Projekt zu verwenden. Die größten Beobachtungen wie Andromeda und die TESS-Planeten sind noch etwa ein Jahr entfernt.
Youtube-Video zur Ankündigung der Zusammenarbeit von Breakthrough Listen mit MeerKAT
Bildnachweis: BerekeleySETI Youtube-Kanal
Dr. Gajjar drückte den Enthusiasmus des Teams für die Zusammenarbeit mit FAST aus und sagte, man freue sich darauf, „einige der tiefgreifendsten Radiostudien durchzuführen, die jemals zuvor gemacht wurden“. Und sie können sich auf noch mehr freuen. Das Breakthrough Listen-Team beschäftigt sich bereits mit MeerKAT , ein Teleskop in Südafrika, das kürzlich einen aktualisierten Computercluster erhalten hat, der es dem Team ermöglicht, einige fortgeschrittene Frequenzberechnungen durchzuführen, die noch nie zuvor möglich waren. Und das gesamte MeerKAT-System ist ein Vorläufer der Quadratkilometer-Array , das um 2027 den gesamten Bereich der Radioastronomie beeinflussen wird. Bis dahin wird sich FAST als unschätzbares Werkzeug erweisen, das es SETI und allen anderen Arten von Radioastronomieforschern ermöglichen wird, mehr Daten zu sammeln und bessere Schlussfolgerungen zu ziehen.
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