距今已有六十多年弗兰克·德雷克博士(的父亲德雷克方程)和他的同事们登上了第一个寻找外星智慧生命(SETI)调查。
这被称为奥兹玛计划,依靠的是“大耳朵”射电望远镜国家射电天文台(NRAO)位于西弗吉尼亚州格林班克,在鲸鱼座 T 和 Epsilon Eridani 寻找无线电传输的迹象。 尽管此后进行了许多调查,但尚未发现技术活动的明确证据(即“技术签名”)。
这自然提出了一个最重要的问题:我们对 SETI 业务的处理是否错误? 我们不应该像之前所有的 SETI 调查那样寻找银河系内的技术特征,而是应该寻找银河系之外的活动(来自可能的 II 型和 III 型文明)?
该前提在最近由研究人员领导的一篇论文中进行了探讨国立中兴大学在台湾。 使用迄今为止最大的 SETI 项目的数据,突破性聆听,该团队从河外来源寻找潜在的无线电技术特征。
该研究小组由 Yuri Uno 博士领导。 物理系学生国立中兴大学(NCHU)在台湾台中。 来自天文学家和天体物理学家的国际团队加入了她台湾清华大学(清华大学),台湾新竹; 这澳大利亚国立大学(澳大利亚国立大学),以及日本国家天文台(NAOJ)。
描述他们的研究和发现的论文最近发表在 皇家天文学会每月通知。
该团队研究的一个关键考虑因素是卡尔达肖夫量表是苏联天体物理学家尼古拉·卡尔达舍夫 (Nikolai Kardashev) 于 1964 年提出的地外智慧体 (ETI) 分类方案。卡尔达舍夫认为,根据外星智慧体所能利用的能量大小,可以将其分为三种“类型”。
- I 型——“行星文明”,能够利用和储存其母星的所有能量(4×1019 号尔格/秒)。
- II型——“恒星文明”能够利用其恒星发出的所有能量(4×1033尔格/秒)
- III型——“银河文明”,能够利用整个星系的能量(4×1044尔格/秒)。
迄今为止,大多数 SETI 研究都(隐式或显式)关注与 I 型文明一致的活动。 除了对过渡巨型结构的有限猜测之外,例如 KIC 8462852(又名塔比之星)的神秘变暗,寻找可能的 II 型和 III 型技术特征的尝试非常有限。
据台湾团队称,这使得 SETI 调查的搜索范围非常有限,并且忽略了非常有启发性的潜在技术特征。
正如小野通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样:
“大多数 SETI 调查都只关注我们银河系内的恒星,并主要搜索无线电信号,假设其他文明与我们的文明相似并使用无线电通信。
“然而,这种方法在可观测恒星的数量方面效率较低,因为观测是在我们银河系的 1000 亿颗恒星中一颗一颗进行的。而且,这种方法可能不够全面,无法探测到可以处理强无线电的更先进的假设文明。其他星系中的信号。”
为了解决这些限制,小野和她的团队专注于将搜索范围扩大到我们银河系之外,并考虑高度先进文明的可能性。 这些文明将能够在更远的距离上发送几个数量级的信息,从而大大增加被发现的几率。
根据卡尔达舍夫的原始论文,II 型文明将能够传输 3×109距其恒星系统 100,000 光年半径内的比特/秒,3×105半径 100 万光年以内的比特/秒,但除此之外什么也没有。
III 型文明的传输速度为 2.4×1015至 2.4×1013100,000 和 1000 万光年半径以及 3×10 内的比特/秒10100 亿光年半径内的比特/秒。
在他们的研究中,Uno 和她的团队检查了 Breakthrough Listen (BL) 自 2016 年开始以来获得的数据。具体来说,他们对 BL 报告的未检测结果进行了统计分析。
正如 Uno 解释的那样,由于缺乏探测,BL 团队可以根据他们观察到的恒星数量来确定外星文明存在的上限:
“然而,射电望远镜的视场远大于目标恒星的表观尺寸,使得它们能够同时观测背景中的其他星系。因此,我们根据背景星系来分析恒星系统的数量,假设:先进文明将有能力向我们发送来自其他星系的信号。我们的统计分析表明,BL 可能已经观测到了数百万亿个恒星系统。”
通过考虑之前观测到的 SETI 区域的背景星系,Uno 和她的同事发现观测到的恒星数量比之前报道的要多得多。
事实上,他们发现总数大约是十个数量级(n10)比之前针对银河系单个恒星的研究要多。 然而,正如宇野解释的那样,他们的结果表明,我们当地宇宙中我们可能听到的文明数量少得惊人:
“我们的统计方法表明,969 Mpc 范围内的河外文明中,只有不到数百万亿分之一拥有高于 7.7 x 10 的无线电发射器26W 的力量,假设每个太阳质量的恒星系统有一个文明。 此外,我们将 BL 调查字段与WISE SuperCOSMOS 光度红移目录并与统计方法进行比较。
“我们的结果对如此高功率水平的发射机速率设定了迄今为止最严格的限制,强调了在星系中搜索无线电发射机的高效率以及我们宇宙中技术先进的文明的稀有性。”
诚然,这一最新的统计分析听起来可能是个坏消息。 但值得注意的是,限制发现地外文明可能性的研究对于 SETI 研究至关重要。
这就是 SETI 先驱弗兰克·德雷克 (Frank Drake) 博士试图用他著名的德雷克方程,它对人类在银河系内可以通信的外星生物数量设定了理论上的限制。 通过将这些限制扩展到银河系之外,乌诺和她的同事们建立了高出许多数量级的理论约束。
更重要的是,宇野强调,这项最新的分析仅涵盖了已知宇宙的一小部分,并且在频率和持续时间上受到很大的限制。 更重要的是,她说,这为 SETI 研究提供了新的机遇:
“值得注意的是,尽管这是有史以来规模最大的 SETI 搜索,但它只覆盖了一小部分天空(0.05%)、一小部分频率(0.5%)和有限的持续时间(5 分钟)此外,还有其他参数需要考虑,例如时间和方向,我们不能立即得出我们在宇宙中是孤独的结论。
“之前的工作受到观测到的恒星数量较少的限制。在这篇论文中,我们展示了河外 SETI 搜索在可观测恒星数量方面的效率。因此,我相信星系外是 SETI 研究的前沿,并且我们必须继续我们的 SETI 搜索,以更好地了解其他文明的可能性。”
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