疑似来自比邻星(Proxima Centauri)的无线电信号为今后的搜寻工作提供了一次有益演练。

《自然-天文学》(Nature Astronomy)10月25日发表的两篇论文指出,2019年澳大利亚一台望远镜探测到的疑似来自离日最近恒星的无线电信号并非外星人发出的[1,2]。

参与撰写这两篇论文的加州大学伯克利分校天文学家Sofia Sheikh说:“这是来自某种电子设备的人为无线电干扰,可能就来自地球表面。”

这架64米的Parkes Murriyang望远镜是参与地外文明探索(SETI)的望远镜之一。来源:CSIRO/A. Cherney

这个最初由“突破聆听”(Breakthrough Listen)计划探测到的扰动乍看之下非常特别,天文学家为确定它的源头寻觅了近一年。“突破聆听”是一个私人资助的1亿美元的地外文明探索(search for extraterrestrial intelligence,SETI)项目,这是“突破聆听”的数据首次引发一场深度搜寻,这次搜寻使科学家更有经验应对未来的候选探测信号。

“对我们来说,这样的演练很有意义,”宾夕法尼亚州立大学帕克分校的天文学家Jason Wright说,“我们需要这些候选信号,这样我们才能知道拿它们怎么办——如何证明它们究竟是来自外星人还是人造的。”

神秘信号

自2016年以来,“突破聆听”计划一直在用世界各地的望远镜探听可能来自外星文明的广播。该计划已经收集到了数百万个来源不明的无线电信号,几乎所有信号都可以立即归类为来自地球上的无线电干扰源,包括移动电话塔或机载雷达等。

但2019年的这个信号与众不同。它是由位于澳大利亚东南部的64米Parkes Murriyang射电望远镜探测到的,来自比邻星方向,比邻星是离太阳最近的恒星,只有1.3秒差距(4.2光年)的距离。地外文明探索的研究人员对比邻星拥有浓厚的兴趣,不仅是因为它很近,还因为这颗恒星至少拥有两颗行星,其中一颗行星的轨道刚好处在表面能够存在液态水的距离上——这是地球上存在生命的先决条件[3]。“突破聆听”还有一个名为“突破摄星”(Breakthrough Starshot)的姊妹计划,该计划旨在未来向这颗行星发送一艘小型飞船去寻找生命。

去年,密歇根州希尔斯代尔学院的本科生Shane Smith当时是“突破聆听”项目的科研实习生,他在整理Parkes望远镜在前年4月和5月的六天里收集的数据时,首次发现了这个神秘信号。Parkes望远镜在比邻星方向观测了26个小时,当时不是在搜寻外星人,而是在监测比邻星表面的耀斑,这些耀斑会降低附近行星出现生命的可能性。

这些数据包括来自比邻星附近的400多万个信号,但Smith注意到一个982兆赫兹附近的信号似乎来自比邻星本身,并持续了约5个小时。“我很高兴能找到一个符合我们所有搜寻标准的信号,但我立即心生怀疑,觉得肯定存在某种简单的解释,”Smith说,“我从没想过这个信号会引起这么大的轰动。”

Smith把这个消息告诉了他的导师——加州大学伯克利分校天文学家、“突破聆听”计划在澳大利亚的科学家Danny Price。Price将消息发布在了“突破聆听”的Slack频道上,而团队也开始了认真的调查工作。“我的第一想法是,这一定是干扰信号,因为我觉得保持怀疑是一种很好的态度,”Price说,“但过了一会儿,我又开始想,这不就是我们一直在寻找的信号么?”

这个信号被命名为BLC1,意为“突破聆听1号候选者”,它是该项目第一个能通过所有初筛测试的信号,这些测试主要是为了排除一些显而易见的干扰源。Sheikh说,“这个信号让我忍不住想,万一呢……”

她和Price还有一大群同事开始分析各种可能的解释——从那些不在册的卫星到行星探测器的传输信号等。在澳大利亚,982兆赫兹左右的无线电频段主要是为飞机保留的,但科学家却找不到一个曾在该地区出现并可能解释该信号的航班——更不用说一个持续5小时的信号了。

在2020年11月以及今年的1月和4月,研究人员又将Parkes望远镜对准了比邻星,想看看是否能再次接收到该信号,但都一无所获。

最终,研究小组在原始数据中发现了其他信号,这些信号看起来很像982兆赫兹的信号,但频率有所不同。这些信号之前一直被该团队的自动分析系统归类为地球上的干扰。但进一步的分析表明,BLC1和这些“相似”信号都是来自某个未知来源的干扰。就像吉他放大器可以调节吉他音色或让音色失真一样,这些信号之间也会相互调制和混杂,使得BLC1很难被识别为干扰信号。

来自地球

Sheikh说,由于该信号在2020和2021年的观测中没有再次出现,所以它可能来自已经被关停或故障已经被修复的电子设备。该团队怀疑这个设备距离Parkes望远镜比较近,可能在几百公里之内。加州大学伯克利分校专门研究信号处理的地外文明探索天文学家Dan Werthimer说,这个信号的频率漂移模式与电脑、手机和收音机中常用的平价晶体振荡器是一致的。

Sheikh正在与另一名学生合作,利用机器学习算法梳理出该干扰设备的发射频率,希望能借此找到源头。一个尚未解释的谜团是,为什么这个信号似乎只在Parkes望远镜对准比邻星的时候才会出现。如果干扰的节奏类似于Parkes望远镜观察这颗恒星的节奏,那这可能只是一个不幸的巧合。

无线电干扰以前也困扰过其他天文观测,比如Parkes望远镜接收到的闪烁信号其实是人们在用微波炉加热午餐[4]。1977年,俄亥俄州的一个射电望远镜探测到了著名的“Wow!”信号,这个信号很强,非常特别,以至于观测到它的科学家忍不住在打印稿的边缘写下了“Wow!”——但它的起源一直无从追溯。

Sheikh说,自那以后,对外星人的搜索变得更加复杂了。“许多研究小组曾认为,如果你的探测信号只在指向信号源时才出现,那就是它了,开香槟庆祝吧,大功告成了,”她说,“但随着技术进步,我们筛选信号的方式也必须改变——这都是在BLC1之后才出现的。”在《自然-天文学》的这两篇论文中,其中一篇列出了一份详细清单,能够帮助天文学家判定他们的信号是否真的来自外星人。

“宇宙就像一片汪洋大海,”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的行星科学家Ravi Kopparapu比喻道,“我们需要在其中找到一根针,并确保我们发现的确实是一根针。”