Nowe badania egzoplanet i technosygnatur radiowych
Nowe badania wykorzystują archiwum egzoplanet i symulacje układów planetarnych, aby zwiększyć efektywność wąskopasmowych poszukiwań SETI.
Ilustracja orbit egzoplanet wokół gwiazd. Źródło: Zayna Sheikh
Naukowcy opublikowali nowe badanie w czasopiśmie Astronomical Journal, w którym wykorzystali znaną populację egzoplanet do ustalenia precyzyjniejszych progów dla wykrywania sygnałów inteligencji pozaziemskiej (ETI).
Wcześniejsze zalecenie dotyczące progu „szybkości dryfu” wynosiło 200 nHz, jednak badanie wykazało, że wartość 53 nHz jest wystarczająca w 99% przypadków znanych egzoplanet, a dla gwiazd bez znanych planet spada do zaledwie 0,44 nHz.
Te oparte na danych redukcje progu „szybkości dryfu” przynoszą znaczne oszczędności czasu obliczeniowego i zwiększają efektywność przyszłych kampanii SETI (Poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji).
Wyniki tej pracy badawczej zapewniają bardziej wszechstronne pojęcie o tym, jak mogą wyglądać sygnały pochodzące z egzoplanet, które mogą wskazywać na obecność inteligencji pozaziemskiej. Oferują one nie tylko informacje dotyczące zakresu parametrów wyszukiwania technosygnatur, ale również możliwości interpretacji wykrytych sygnałów – powiedziała Li.
Ze względu na efekt Dopplera, sygnał radiowy wysyłany z odległej egzoplanety do Ziemi może mieć wyższą lub niższą częstotliwość, gdy jest obserwowany przez obserwatora na Ziemi. Ten efekt, zwany „szybkością dryfu”, powoduje, że przesunięcie częstotliwości zmienia się również w czasie ze względu na ruch między egzoplanetą a Ziemią.
W trakcie poszukiwań sygnałów radiowych z egzoplanet w ramach programu SETI, istotne jest uwzględnienie różnych czynników, które wpływają na tempo dryfu. Wśród tych czynników znajdują się m.in. orbita i rotacja egzoplanety oraz orbita i rotacja Ziemi.
Pierwsza część pracy Megan Grace Li skupiła się na egzoplanetach dostępnych w NASA Exoplanet Archive (NEA). Li przeprowadziła obliczenia rozkładów współczynnika dryfu orbitalnego dla ponad 5300 znanych egzoplanet. W rezultacie powstało narzędzie, które umożliwia naukowcom szybkie obliczenie oczekiwanych współczynników dryfu dla dowolnego układu egzoplanetarnego. Badacze odkryli, że 99% całkowitego rozkładu współczynnika dryfu mieści się w zakresie 53 nHz.
Dr Sofia Sheikh była mentorką i współpracowniczką Li oraz współautorką pracy. W swoim wcześniejszym artykule, Sheikh odkryła, że układy egzoplanetarne wykazywały dryf do 200 nHz w najbardziej ekstremalnych przypadkach i zasugerowała tę wartość jako progową. Praca Li opiera się na tych fundamentach, biorąc pod uwagę nie tylko maksymalne szybkości dryfu z ekstremalnych układów, ale także średnie lub najbardziej prawdopodobne szybkości dryfu ze wszystkich znanych układów. Wyniki te sugerują, że w wielu przypadkach współczynnik dryfu będzie na tyle niski, że możemy skoncentrować się na innych parametrach, takich jak pokrycie większej liczby częstotliwości lub przyspieszenie analizy zbiorów danych, bez obawy o pominięcie prawdziwych sygnałów – powiedziała Sheikh.
W drugiej części artykułu Li przeprowadziła symulację „bezstronnych” populacji egzoplanet, które mają lepsze reprezentowanie cech egzoplanet w całej losowej próbce galaktyki, a nie tylko tych najbardziej oczywistych. Przykładowo, znane egzoplanety często mają „krawędziowe” orbity, ponieważ są one łatwiejsze do wykrycia za pomocą dwóch najpopularniejszych metod poszukiwania planet – metody tranzytu i metody prędkości radialnych. Jednak orbity „krawędziowe” mają znacznie wyższy współczynnik dryfu niż planety o nachylonych lub przypadkowych orbitach w porównaniu do linii widzenia obserwatora. Li przeprowadziła symulację populacji bezstronnych egzoplanet, wykraczając poza powszechny przypadek orbity „krawędziowej” w NEA i uwzględniając różne ustawienia obserwacyjne. Zespół odkrył, że współczynnik dryfu wynoszący zaledwie 0,44 nHz dla dowolnej losowej gwiazdy byłby wystarczający do wykrycia 99% hipotetycznych sygnałów od każdej orbitującej egzoplanety.
Poszukiwanie dwukrotnie większej liczby częstotliwości dryfu – na przykład do 2 nHz zamiast 1 nHz – wymaga dwukrotnie większej ilości obliczeń dla niskich częstotliwości dryfu. Te nowe badania, które zmniejszają zalecane limity o współczynnik 4 (dla gwiazd ze znanymi planetami) lub ponad 400 (dla gwiazd bez znanych planet), znacznie redukują ilość niepotrzebnych obliczeń i umożliwiają przyszłym badaczom SETI precyzyjne dostrojenie parametrów szybkości dryfu w ich poszukiwaniach, aby lepiej odpowiadały konkretnym układom, które obserwują.
Te nowe, węższe zakresy maksymalnych szybkości dryfu stanowią istotny wzrost wydajności w poszukiwaniu potencjalnych sygnałów radiowych pochodzących od technologicznie zaawansowanego życia pozaziemskiego.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
