請等待訊息，最大的射電望遠(yuǎn)鏡，應(yīng)用啦!

天文學(xué)家將能使用世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡探尋來自地外文明的信號

我們在4月的時候，報道了中國科學(xué)院、突破監(jiān)聽計劃與地外文明搜索研究所之間的合作，即有關(guān)使用最新的“五百口徑射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)”搜尋地外文明的信號?，F(xiàn)在，我們找到了另外一個這個項目的科研人員，他會為他們的觀測項目補(bǔ)充更多細(xì)節(jié)，并且告訴我們他們未來希望做的觀測。

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FAST在2016年迎來了曙光并在2020年的1月份受到全權(quán)委托，但是中國當(dāng)?shù)氐目蒲腥藛T獨(dú)占這個項目至今。這種情況接下來會發(fā)生改變。包括對地外文明搜索感興趣的許多組織準(zhǔn)備提交受推薦的觀察計劃，這個計劃將利用到FAST比現(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡高出2.5倍的超乎尋常的靈敏度。

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在天文學(xué)和天體物理學(xué)研究上發(fā)表論文的作者，對于這個觀測計劃認(rèn)為有三點(diǎn)內(nèi)容。首先，他們會觀測仙女星系，之后再看由TESS展示在他們潛在的可居住地方的行星，最后，觀察經(jīng)過地外文明搜索研究所的努力直到最近才發(fā)現(xiàn)的調(diào)制信號。

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天文臺的描述使用在了突破監(jiān)聽計劃信任：突破聆聽首個目標(biāo)——仙女星系。這對于一個地外文明搜索監(jiān)視團(tuán)似乎是一個奇怪的選擇。然而，沙爾蓋賈爾—既是突破監(jiān)聽計劃一員也是一名論文通訊作者—指出，至今天文學(xué)家們完全忽視了來自銀河的任何潛在信號。這可能是因?yàn)樵S多信號太微弱而不能由現(xiàn)代儀器檢測到。然而，天文學(xué)家有了FAST增加的靈敏度，已經(jīng)可以接收到功率為1019瓦的信號。這已經(jīng)超過了整個地球的年消耗量，是很多的能量。然而，對于那些可以看成卡達(dá)舍夫II型的大規(guī)模文明，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足夠的。因此，我們會有一個機(jī)會接受到這樣一個信號，這個信號大概來自于和仙女座一樣遠(yuǎn)的地方。

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所有離我們最近的星系本身都是由1萬億顆恒星組成，需要對他們進(jìn)行大量的探索。值得高興的是，F(xiàn)AST有觀察密集區(qū)域的獨(dú)特功能。它有19束單獨(dú)的光束，可以指向天空中的不同方位。項目團(tuán)隊計劃通過拍攝21張六角形圖像來調(diào)查仙女座星系中的1萬億顆恒星，每一張圖像都需要19個光束指向4個不同的點(diǎn)，這就組成了FAST數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。

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每指向一個點(diǎn)需要10分鐘的時間，因此整個仙女座星系的調(diào)查僅需花費(fèi)大約14個小時的觀察時間。這將為調(diào)查團(tuán)隊留出足夠的時間來完成團(tuán)隊希望完成的另一個任務(wù)-在TESS項目觀測中發(fā)現(xiàn)的適宜居住的行星的調(diào)查。盡管開普勒行星狩獵望遠(yuǎn)鏡實(shí)際發(fā)現(xiàn)的系外行星比TESS要多，但它們中的大多數(shù)離得更遠(yuǎn)，信號相比較而言會更微弱。而TESS所檢測到的外行星的平均距離在100-200光年之間，比開普勒發(fā)現(xiàn)的距離更近。因此，即使不是故意從地球上直接發(fā)送信號文明，我們也能捕捉到他們相互之間發(fā)送的信息，就像控制另一顆行星上的機(jī)器人漫游器或發(fā)射它們等效的射頻電視頻道一樣。

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穿越系外行星調(diào)查及其4臺望遠(yuǎn)鏡的藝術(shù)性

在研究仙女座星系中使用19個光束比使用快速L波段陣列（FLAN）更有用，因此研究團(tuán)隊計劃使用一系列單束接收器來研究TESS候選行星。這些單束接收器的帶寬比FLAN上可用的1050-1450帶寬大得多。它們的范圍從A1（70-140?MHz）到A1（2000-3000?MHz）不等。天文學(xué)家可以用這些接收器的頻譜寬度去查看使用其他望遠(yuǎn)鏡無法檢測的信號。因?yàn)橥庑侨丝赡軙褂梅浅Ｒ?guī)的信號帶寬，所以可以捕獲更大頻率的望遠(yuǎn)鏡，對SETI天文學(xué)家來說更有價值。

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天文學(xué)家們不僅對發(fā)現(xiàn)單個帶寬上的重復(fù)信號感興趣，也致力于探尋SETI(搜尋地外文明計劃)研究中難以企及的調(diào)制信號，特別是承載數(shù)據(jù)的調(diào)制信號。研究人員借助于高靈敏度的FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，又稱“中國天眼”)以及一些新的人工智能輔助的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，終將可以識別出來源不明的調(diào)制信號。

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FAST及其功能說明

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“突破聆聽”團(tuán)隊參加了美國陸軍人工智能信號分類挑戰(zhàn)，并在挑戰(zhàn)中開發(fā)了一種名為機(jī)器學(xué)習(xí)分類器的算法。這一算法對新型調(diào)制信號的識別率高達(dá)95％，有助于該團(tuán)隊在搜尋地外文明研究中分辨出新型調(diào)制模式。外星文明可能使用完全未知的信號帶寬和調(diào)制技術(shù)，但“突破聆聽”團(tuán)隊的算法至少可以知曉有信號的存在。對信號的翻譯工作還是暫時留給超時空接觸這些科幻小說吧。

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不同調(diào)制類型的范例–頻率調(diào)制（FM）和幅度調(diào)制（AM）。 兩種調(diào)制類型都廣泛應(yīng)用于家用音響。

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來源：NASA/'JPL (美國國家航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室)。在未來，聰明的科學(xué)家們可能會發(fā)明出來調(diào)制信號翻譯程序。 但這項工作的前提是收集大量的數(shù)據(jù)， 而FAST仍是現(xiàn)階段可用于此類SETI搜索的最優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)來源?！巴黄岂雎牎眻F(tuán)隊希望在未來幾年獲得足夠的資金以支持他們論文中闡述的搜索計劃。 他們已經(jīng)與北京師范大學(xué)的一位FAST項目科研者開始進(jìn)行一些小型觀察任務(wù)的合作。這個團(tuán)隊的一個SETI項目最近被批準(zhǔn)14個小時FAST望遠(yuǎn)鏡的使用時間。他們對仙女座和苔絲系外行星等大型觀測大約會在一年以后進(jìn)行。

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Gajjar博士表達(dá)了團(tuán)隊對與FAST合作的熱誠，并表示“期待進(jìn)行從未有人涉及過的、最深入的無線電研究?！迸c此同時，他們有更多值得期待的工作?！巴黄岂雎牎眻F(tuán)隊已與MeerKAT展開接觸。這一位于南非的望遠(yuǎn)鏡近來收到了一組更新的計算集群，可支持該團(tuán)隊進(jìn)行之前難以執(zhí)行的的高頻計算。MeerKAT系統(tǒng)是“平方公里陣列”的先導(dǎo)項目，后者預(yù)計在2027年左右上線，并將對整個射電天文學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。 在那之前，F(xiàn)AST可以讓SETI和所有其他射電天文學(xué)研究人員收集更多數(shù)據(jù)并得出更好研究結(jié)果，是一項極有價值的工具。

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作者：ANDY TOMASWICK

FY：Astronomical volunteer team

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