天文学者らは最近、地球から約124光年離れた有名な系外惑星K2-18bで、地球外文明からの電波信号の大規模な探索を開始した。その結果、不審な人工狭帯域無線放射は発見されませんでしたが、将来の地球外知的探査 (SETI) の技術的能力が大幅に向上しました。
K2-18b はしし座に位置し、赤色矮星のハビタブルゾーン内を周回しています。近年、最も集中的に研究されている系外惑星の 1 つです。観測によると、この惑星の大気は二酸化炭素とメタンが豊富で、これらの組み合わせにより、この惑星は「ハイセアン惑星」の有力な候補となっている。この惑星は、水素を多く含む分厚い大気と、その下に地球規模の液体の海があるタイプの世界である。この特徴により、K2-18b は SETI 研究者が監視するターゲットの 1 つとなります。
最新の観測では、科学研究チームは米国ニューメキシコ州にあるカール・ジャスパー・ジャンスキー超大型アレイ（VLA）と南アフリカにあるMeerKAT電波望遠鏡を使用した。これらの機器は両方とも、現在地球上で最も強力な電波望遠鏡の 1 つです。この共同監視活動は観測体制の点でも極めて珍しい。ただし、ハードウェアは仕事の一部にすぎません。電波天文学では、データのふるい分けとフィルタリングに使用されるソフトウェアも同様に重要です。望遠鏡で受信される多数の信号は地球上の人間の活動から来ており、複雑なアルゴリズムを通じて潜在的な天体の信号と区別する必要があるからです。
この研究では、VLA は共用オープンソース マルチモード干渉計クラスター システムを使用し、MeerKAT は Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE) システムを使用しました。これらは現在、大量のバックグラウンド ノイズから「疑わしい信号」を選別するための重要なツールです。ただし、スクリーニング ロジックをどのように設定するかは依然として研究者の責任です。この論文では、チームが数百万の信号から考えられる「テクノシグネチャ」を見つけるためにデータ処理に 5 つの制約を課したと述べられています。
まず、研究者らは、地上無線干渉によって深刻な影響を受けることが知られている周波数帯域で無線周波数干渉 (RFI) シールドを実施し、これらの周波数帯域内に含まれるすべての信号を除去しました。異星文明が「たまたま」これらの周波数を使用していると仮定すると、人類がお互いの声を実際に聞くためには、月の裏側に電波望遠鏡を設置する必要があるかもしれません。次に、チームはスクリーニングにドップラー効果を使用しました。惑星間を伝播する信号は、相対運動による明らかな周波数ドリフトを示すはずです。そのため、ドップラー変化がほとんどない信号は地球自体から来たものとみなされ、直接除去されます。
信号対雑音比 (SNR) に関して、研究チームは物議を醸す選択をしました。SNR が 10 未満または 100 を超える信号を除去するというものです。この戦略は、通常 1 つのアンテナにのみ現れる非常に弱い誤報や強力な機器アーチファクトを排除するのに役立ちますが、実際の比較的弱いエイリアン信号を完全に除去する可能性もあります。研究ではマルチビーム解析も使用された。望遠鏡は空に複数の「ビーム」を形成し、そのうちの1つはK2-18bに直接向けられ、他のものは別の場所に向けられた。信号が惑星から来た場合、その信号は K2-18b に向けられたビームにのみ現れるはずですが、地球の干渉は同時に複数のビームに現れることがよくあります。
もう一つの考えられる方法は「通過フィルタリング」です。信号が惑星自体から来ている場合、惑星が恒星を覆う段階で信号は一時的に消えるはずです。ただし、この観測期間中に K2-18b の「二次通過」は発生しなかったため、このチェックは実際には有効になっていませんでした。
上記の複数のフィルターを適用した後、研究チームは、観測窓全体で何百万もの潜在的な信号が検出されたものの、すべてのフィルターを通過するものはなく、最終的にはK2-18bに起因する可能性のある狭帯域人工無線の「技術的特徴」を検出できなかったと報告しています。この結果は、異星文明の声を「聞く」ことを期待している人にとっては少し残念かもしれませんが、科学にとって、これはまさに前進するために必要なプロセスです。
研究チームは、惑星系を徹底的にスキャンして「検出なし」を確認することで、惑星系内に存在する可能性のある送信機の出力に「上限」を設定することができました。同論文は、もしそこに文明があったとしても、その無線送信出力は少なくともプエルトリコにある崩壊したアレシボレーダーのような地上施設の送信出力よりも大幅に強くはならないだろうと指摘している。つまり、相手はこのレベルをはるかに超える巨大な無線機「灯台」を使って宇宙に向かって大声で叫ぶわけではない。
さらに重要な結果は、この研究が自動濾過システムの「概念実証」であるということです。 VLA と MeerKAT の共同観測で生成された何百万もの信号記録を 1 つずつ手作業で検査することはほぼ不可能であり、この研究で実証されたアルゴリズムとソフトウェア プロセスは将来の大規模検索の基礎となります。スクエアキロメートルアレイのような大規模な無線施設が使用されるようになると、これらの技術は、研究者が大量のデータの洪水から地球外文明からの潜在的な信号を効率的に選別するのに役立ちます。
研究チームは、K2-18bは現時点ではまだ「静か」だが、宇宙を監視する人間の能力は常に向上していると指摘した。そこや他の世界の知的生命体が「話し」始めると、人間は初めて宇宙の深さからのこれらの呼びかけを捕捉できるようになるでしょう。関連する結果は、「VLA と MeerKAT を使用したハイセアン候補惑星 K2-18b の狭帯域技術的特徴検索」というタイトルの論文の形でプレプリント プラットフォーム arXiv に公開されました。