如何从PB级别的数据中监听外星文明？

原作：Matt Willams

编译：贺柏翔

校对：牧夫校对组

编排：贺柏翔

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接：

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

2月14号，“突破监听计划”（Breakthrough
Listen Initiative ）发布了他们在过去四年中积累的约2
pb（约合2100000GB）的光学和无线电数据。作为计划的一部分，这是该非营利性机构第二次发布数据，并再次邀请公众基于这一庞大的数据库来搜索可能存在的外星讯息。

这一声明公布在今年西雅图召开的美国科学促进会(AAAS)年会上。加州大学伯克利分校SETI（Search
for Extra-terrestrial
Intelligence，搜索外星智能）研究中心主任、“突破监听计划”首席研究员安德鲁·西米安（Andrew
Siemion）介绍了该计划获得的最新数据。

这是SETI研究中心发布数据量最为庞大的一次，之前的一次发布是在去年的六月份，数据量同样突破了pb级别。正如“突破监听计划”的首席系统管理员马特·列博夫斯基（Matt Lebofsky）在伯克利新闻发布会上所说：

“自去年‘突破监听计划’首次发布数据以来，我们已经将公众可使用的数据量增加了一倍。我们希望这些数据能揭示一些新颖而有趣的东西，不论是宇宙中的其他智能生命，亦或是尚未被发现的自然天文现象。”

加州大学伯克利分校的“突破监听计划”从西弗吉尼亚的绿岸望远镜阵列(Green Bank Telescope，图右)和澳大利亚的帕克斯射电望远镜(Parkes radio telescope，图左)中收集了pb级别的数据。

Credit: Breakthrough Listen

迄今为止，“突破监听计划”是SETI开展的最广泛、最雄心勃勃的项目，旨在通过对宇宙无线电波的研究来寻找智慧生命存在的证据。一旦完成，它将检查银河系旋臂和银河系中心百万颗的恒星，以及周围100个较为接近的星系。

这项研究的开展离不开澳大利亚新南威尔士州的帕克斯射电望远镜（Parkes
Radio Telescope）、西弗吉尼亚州的绿岸望远镜（Green Bank
Telescope）和加利福尼亚州圣何塞附近的利克天文台（Lick
Observatory）的自动行星搜索器(APF)。这些望远镜的位置使它们成为测量银河系整个旋臂和银河系中心超大质量黑洞(SMBH)周围区域的理想选择，该区域也被称为人马座A*。

在这种情况下，调查数据来自银河系中心区域以及银河系平面和星际彗星2I/Borisov的无线电频谱信号，频率介于1至12千兆赫（GHz）之间。

地球凌星区观测

西米安特别强调了一小部分数据，这些数据阐释了距离太阳系最近的20颗在地球轨道平面的恒星。对于生活在这些恒星系统中的先进文明来说，当地球凌日，就可以检测到地球的存在。

帕克斯射电望远镜是CSIRO澳大利亚国家望远镜中心的一员。

Credit: CSIRO

这种探测系外行星的方法称之为凌星法，是确认其他恒星周围是否存在行星的最有效方法。凌星法因此也被广泛应用于系外行星的前沿搜索领域，如著名的开普勒空间望远镜（Kepler Space Telescope）以及有着“行星猎手”之称的TESS卫星。

该探测使用绿岸望远镜（Green
Bank Telescope，GBT）进行的，在4至8千兆赫范围内扫描了这20颗恒星，即所谓的C波段。索菲亚·谢赫（Sofia
Sheikh）领导下，一组5颗，GBT对每颗恒星进行5分钟的观测，然后指向另外5颗，并重复同样的过程两次。

每次，谢赫和她的团队都会去除移动望远镜时没有消失的信号。他们设法将无线电峰值数据由最初的100万个减少到几百个，同时还要消除来自地球的干扰信号，最终剩下了四个信号，而这归因于在轨道上经过的卫星。正如谢赫解释的那样：

“这便是我们探索系外行星的方法，也极可能是其他智能物种所使用的方法。虽然之前有研究涉及到这个领域，但专门针对这个领域的探索尚无人问津。”

“因为我们是有所关注的探测，可以搜索到类似地球上的发射器。即使它们的信号没有阿雷西博望远镜（Arecibo

telescope，1974年为庆祝改造完成，阿雷西博望远镜向距离地球25,000光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号，称为“阿雷西博信息”。目前，中国FAST超越它成为最大的单口径射电望远镜，译者注）那么强大，但我们也开始涉足新的频率和新的观测。”

西弗吉尼亚（NRAO / AUI）的罗伯特·伯德·绿岸望远镜（GBT）

Credit：Breakthrough Listen

论文发表在《天体物理学杂志》（The
Astrophysical
Journal）上。正如他们在这项研究中所说，谢赫和她的同事们并没有发现围绕这些恒星有智能活动的证据。然而，这项最新的分析以及“突破监听”小组进行的其他研究正在逐步调整无线电传输的可能位置和范围。

西米安说： “我们没有发现任何外星人，一直以来对于探索具有技术能力的物种，我们很容易会陷入自己设定的限制。但这次无线电频谱中首次出现4至8 GHz的数据，这些结果为今后的改善实验奠定了一个良好的基础。”

银河中心

“突破监听计划”还收集了有关银河系中心的大量数据，因为从这个密集的区域中发现智能信号的可能性更高。在该区域周围，预计不超过2.35光年（1秒差距）的空间中就存在大约1000万颗恒星。

我们银河系的中心也可能会构成了一个焦点，强大的文明和智慧的物种在此聚集、交流，我们可以大胆假设一下：对于一个足够先进的文明来说，银河系中心可以安置一个强大的星际传送器，它将由人马座A*自身提供能量。

使用斯皮策（Spitzer）太空望远镜拍摄的银河系中心的视图。

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

如果这种探索方式在银河系旋臂很难奏效，但对于致密的银河系中心效率将会大大提升，这同样也是为什么“突破监听计划”会采用双管齐下的方法，即同时观测悬臂和银河系的中心的原因。正如西蒙所说:

“银河的中心无疑是银河系中最有趣的部分，科学家一直以来注重研究它们。如果银河系的任何一个先进文明想要在某个地方安置一个传送装置，回到自己的母星，银河系中心将是一个很好的地方。它的能量非常巨大，所以我们不难想象，如果一个先进的文明想要利用大量的能量，银河系中心的超大质量黑洞，无疑是一种理想的选择。”

研究鲍里索夫彗星的生命迹象

最后，“突破监听计划”也分享了他们关于某些“星际访客”的最新数据。早在2017年，当奥陌陌（Oumuamua）即将离开太阳系的时候，学者们专门花费了一些时间来研究这个星际物体，以寻找人工传输的迹象。随着去年第二个星际访客的宣布，“突破监听计划”再次抓住机会去观察它。

哈勃视角中的鲍里索夫彗星（comet 2I/Borisov）正在加速穿过太阳系

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

史蒂夫·克罗夫特（Steve Croft）作为伯克利SETI研究中心的天文学家，阐释了这种做法的重要性。

“如果存在某种人类尚未掌握的星际旅行方法；如果其他未知文明在那里；如果他们有动机建立一个星际探测器，这些探测器可能远超过我们的想象。就像我们探测太阳系外行星上的智能信号，我们不应该局限在用我们的信号模式来揣测外星智能。

除了第二次发布数据，国家射电天文台（
National Radio Astronomy Observatory
，NRAO）和SETI研究所最近还宣布，他们正在建立新的合作伙伴关系。根据该协议，两个组织将会进行深入合作，并将SETI功能添加到由NRAO操作的射电望远镜中。

第一个项目将涉及美国国家科学基金会（National
Science Foundation）在新墨西哥州著名的甚大射电望远镜阵列（Very Large Array
，VLA），SETI研究所将在那里安装一个最先进的数字端接口，使天文学家能够前所未有地接收阵列提供的丰富数据流，并实现更广泛、更详细的研究。

位于新墨西哥州的甚大射电望远镜阵列

Credit: NRAO

正如“突破监听计划”的创始人尤里·米尔纳(Yuri Milner)在谈到该组织最近发布的数据时所说:

“纵观整个人类历史，我们一开始只有有限的数据来寻找地外生命。所以，我们对他们的存在只能猜测。而现在，随着大量数据的获取，我们可以进行真正的科学研究。通过向公众提供这些数据，任何人都可以知道这个深奥问题的答案。”

“突破监听计划”及其合作机构收集大量数据，并将数据与大众共享，这证明了一种全新的天文研究时代已经到来。一方面，国家和私人组织之间存在协作和数据共享。另一方面，公众的参与程度达到了前所未有的水平。（作为国家天文台直属单位的中国虚拟天文台在很多项目中也采取了类似的模式，译者注）

宇宙中的其它智慧生命在哪里？这样深入的合作将引领我们发现他们！天文爱好者请查阅“突破监听计划”的开放数据档案。

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

半人马A*核心区域隐藏着大质量黑洞

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