K2-18b: ستاره‌شناسان هیچ سیگنال فرازمینی از جهان 'هایسئان' تشخیص ندادند

جهانی - خبرگزاری اخباری

K2-18b: ستاره‌شناسان هیچ سیگنال فرازمینی از جهان 'هایسئان' تشخیص ندادند

جستجوی حیات فراتر از زمین مدت‌هاست که تخیل بشر را به خود مشغول کرده و تحقیقات علمی را به دورترین نقاط قابلیت‌های رصدی ما سوق داده است. در این تلاش مداوم، سیاره فراخورشیدی K2-18b به عنوان یک هدف به ویژه جذاب ظاهر شده است. K2-18b که در فاصله ۱۲۴ سال نوری در صورت فلکی شیر قرار دارد، به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این سیاره در منطقه قابل سکونت ستاره میزبان کوتوله سرخ خود می‌چرخد و اندازه‌گیری‌های اخیر تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان داده است که جو آن سرشار از دی‌اکسید کربن و متان است. این یافته‌ها K2-18b را به عنوان یکی از نامزدهای اصلی برای یک جهان 'هایسئان' (Hycean) قرار می‌دهد؛ نوعی فرضی از سیاره فراخورشیدی که با اتمسفری ضخیم و غنی از هیدروژن که یک اقیانوس جهانی از آب مایع را می‌پوشاند، مشخص می‌شود.

چنین مشخصات قانع‌کننده‌ای طبیعتاً K2-18b را در لیست اولویت‌های محققان برنامه جستجوی هوش فرازمینی (SETI) قرار می‌دهد. در یک کمپین رصدی پیشگامانه، دانشمندان SETI دو مورد از قدرتمندترین تلسکوپ‌های رادیویی جهان – آرایه بسیار بزرگ کارل جی. یانسکی (VLA) در نیومکزیکو و تلسکوپ رادیویی میرکات (MeerKAT) در آفریقای جنوبی – را به سمت سیستم K2-18b نشانه گرفتند. هدف آن‌ها گوش دادن به هرگونه سیگنال رادیویی مصنوعی باند باریک بود که ممکن است نشان‌دهنده وجود یک تمدن پیشرفته باشد. با این حال، یک مقاله اخیر که در حال حاضر به صورت پیش‌چاپ در arXiv موجود است، نتیجه می‌گیرد که با وجود پردازش میلیون‌ها 'برخورد' بالقوه، احتمالاً هیچ انتقال رادیویی مصنوعی باند باریک معادل سطح فناوری ما از این سیاره ساطع نمی‌شود.

دشواری‌های گوش دادن کیهانی: فیلترینگ پیشرفته در اخترشناسی رادیویی

فرآیند شناسایی یک سیگنال ضعیف فرازمینی در میان هیاهوی نویز کیهانی و زمینی یک چالش عظیم است. این کار نه تنها نیازمند سخت‌افزار پیشرفته، بلکه به تکنیک‌های محاسباتی پیچیده‌ای نیز نیاز دارد. اخترشناسان به فیلترهای نرم‌افزاری و منطقی که پس از جمع‌آوری داده‌ها اعمال می‌شوند، به عنوان 'خط لوله داده' اشاره می‌کنند، و نقش آن به ویژه در اخترشناسی رادیویی بسیار حیاتی است. سیگنال‌های زمینی، از تلفن‌های همراه گرفته تا ماهواره‌ها، بخش عمده‌ای از تداخلات رادیویی را تشکیل می‌دهند که توسط این ابزارهای حساس دریافت می‌شوند. برای غربال کردن این نویز، الگوریتم‌های فیلترینگ پیشرفته ضروری هستند. VLA از سیستم خوشه‌ای تداخل‌سنج چندحالته منبع باز مشترک (Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster) استفاده کرد، در حالی که MeerKAT از سیستم تجهیزات ارائه‌شده توسط کاربر Breakthrough Listen (BLUSE) بهره برد، که هر دو از اجزای حیاتی یک برنامه مدرن اخترشناسی رادیویی هستند.

عنصر انسانی در تعریف منطق این فرآیندهای فیلترینگ همچنان حیاتی است. مقاله تحقیقاتی پنج محدودیت متمایز را که بر داده‌های جمع‌آوری شده اعمال شده است تا به طور دقیق نشانه‌های فناوری فرازمینی بالقوه را غربال کند، شرح می‌دهد. اولین مورد شامل پوشش‌دهی تداخل فرکانس رادیویی (RFI) بود. اساساً، تمام داده‌های سیگنال‌هایی که در باندهای فرکانسی قرار می‌گرفتند که به شدت آلوده به تداخلات زمینی بودند، حذف شدند. این رویکرد عملی اذعان دارد که اگر یک تمدن فرازمینی در این کانال‌های خاص و پر سر و صدا در حال پخش بود، روش‌های فعلی مبتنی بر زمین قادر به شناسایی آن‌ها نخواهند بود و به استراتژی‌های جایگزین مانند یک تلسکوپ رادیویی در سمت دور ماه نیاز است.

معیار دوم فیلترینگ بر اثرات دوپلر متمرکز بود. مشابه تغییر زیر و بم صدای آژیر آمبولانس هنگام نزدیک شدن یا دور شدن، سیگنال‌های رادیویی که بین سیارات حرکت می‌کنند، تغییرات دوپلر برجسته‌ای را نشان می‌دهند. هر سیگنالی که عملاً هیچ تغییر دوپلر نداشت، بلافاصله کنار گذاشته شد، زیرا می‌توانست فقط از زمین منشأ گرفته باشد، نه از یک سیاره فراخورشیدی دوردست. سومین و شاید مورد بحث‌ترین انتخاب منطقی فیلترینگ، حذف تمام سیگنال‌هایی با نسبت سیگنال به نویز (SNR) کمتر از ۱۰ یا بیشتر از ۱۰۰ بود. اگرچه این کار به طور موثر مثبت‌های کاذب بسیار ضعیف و مصنوعات داده‌ای قوی ابزاری را که معمولاً فقط در یک آنتن مشاهده می‌شوند، حذف کرد، اما همچنین خطر ذاتی فیلتر کردن ناخواسته سیگنال‌های فرازمینی واقعاً ضعیف، اما معتبر را نیز به همراه داشت.

چهارمین تکنیک به کار گرفته شده، تحلیل چندپرتوی (multibeam analysis) بود. در طول مشاهدات، تلسکوپ‌ها 'پرتوهای' منسجمی را در سراسر آسمان تشکیل دادند. یکی مستقیماً به سمت K2-18b نشانه رفته بود و دیگری به سمت مکانی دیگر. در این موارد، سیگنالی که از سیاره فراخورشیدی می‌آمد باید فقط در پرتوی که مستقیماً به آن نشانه رفته بود ظاهر می‌شد، در حالی که تداخلات زمینی به طور همزمان به چندین پرتو 'نشت' می‌کردند و امکان شناسایی و حذف آن‌ها را فراهم می‌آورد. در نهایت، یک بررسی فیلترینگ گذر (transit filtering) در نظر گرفته شد، اگرچه به دلیل زمان‌بندی بررسی، در نهایت برای این مطالعه ضروری نبود. فرض بر این است که هر سیگنالی که واقعاً از K2-18b ساطع می‌شود، باید به طور موقت ناپدید شود زمانی که سیاره از پشت ستاره مادر خود عبور می‌کند، رویدادی که به عنوان گذر ثانویه شناخته می‌شود. از آنجا که چنین گذری در طول پنجره رصدی رخ نداد، این فیلتر خاص اعمال نشد.

یک نتیجه صفر، یک پیروزی علمی: هموارسازی راه برای اکتشافات آینده

نتیجه این جستجوی گسترده روشن بود: با وجود تجزیه و تحلیل میلیون‌ها سیگنال بالقوه در طول پنجره رصدی، هیچ یک از این فیلترهای سخت‌گیرانه عبور نکردند. هیچ نشانه فناوری قطعی در طیف رادیویی باند باریک از K2-18b یافت نشد. در حالی که یک نتیجه 'منفی' ممکن است در ابتدا برای برخی ناامیدکننده به نظر برسد، اما در واقع یک کمک بی‌ارزش به درک علمی است. با اسکن دقیق سیاره و تأیید عدم وجود سیگنال‌های قابل تشخیص، محققان می‌توانند 'حدود بالایی' را برای قدرت هر فرستنده بالقوه از آن سیستم تعیین کنند. از نظر عملی، هر تمدن فرازمینی فرضی در K2-18b با قدرتی بیشتر از رادار فروریخته آرسیبو در پورتوریکو در حال پخش نیست.

فراتر از یافته‌های خاص برای K2-18b، شاید مهم‌ترین دستاورد این مطالعه، اثبات موفقیت‌آمیز مفهوم سیستم فیلترینگ خودکار آن‌ها باشد. پردازش دستی میلیون‌ها سیگنالی که توسط دو تلسکوپ بسیار قدرتمند کشف شده بودند، تقریباً غیرممکن بود. این روش تأیید شده برای آینده SETI حیاتی است. هنگامی که تلسکوپ‌های رادیویی حتی بزرگتر، مانند آرایه کیلومتر مربع (Square Kilometer Array)، آنلاین شوند، این تکنیک‌های اصلاح‌شده برای تجزیه و تحلیل کارآمد حجم بی‌سابقه‌ای از داده‌ها که جمع‌آوری خواهند کرد، ضروری خواهند بود. در حالی که K2-18b فعلاً ساکت است، پیشرفت مداوم در قابلیت‌های شنیداری ما به این معنی است که اگر روزی شروع به 'صحبت' با ما کند، بشر به طور فزاینده‌ای برای شنیدن آماده‌تر خواهد بود.

خبرگزاری اخباری