El radiotelescopio más grande del mundo acaba de escanear 33 exoplanetas en busca de una señal de extraterrestres

El telescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST), ubicado en China, es actualmente el observatorio de radio más grande y sofisticado del mundo. Si bien su objetivo principal es realizar estudios de hidrógeno neutro a gran escala (el elemento más común en el universo), estudiar púlsares y detectar ráfagas de radio rápidas (FRB), los científicos han planeado utilizar la matriz en la Búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI). ). Integral a este campo de estudio es la búsqueda de firmas tecnológicas, signos de actividad tecnológica que indican la presencia de una civilización avanzada.

Si bien se han propuesto muchas firmas tecnológicas potenciales desde que comenzaron las primeras encuestas en la década de 1960, las transmisiones de radio todavía se consideran las más probables y siguen siendo las más estudiadas. En una encuesta reciente, un equipo internacional de investigadores de SETI realizó una búsqueda específica de 33 sistemas de exoplanetas utilizando un nuevo método que denominan «modo de búsqueda ciega MBCM». Si bien el equipo detectó dos «señales especiales» usando este modo, descartaron la idea de que fueran transmisiones de una especie avanzada. Sin embargo, su encuesta demostró la efectividad de este nuevo modo ciego y podría conducir a posibles señales candidatas en el futuro.

La encuesta fue realizada por investigadores que representan a la colaboración FAST, Breakthrough Listen y varias universidades e institutos. Esto incluyó el Instituto de Fronteras en Astronomía y Astrofísica de la Universidad Normal de Beijing, la Academia de Ciencias y Tecnología de Beijing, el Laboratorio de Ciencias Espaciales (SSL) de UC Berkeley, el Instituto de Ciencias Astronómicas de la Universidad de Dezhou, la Facultad de Física e Ingeniería Electrónica. en la Universidad Normal de Qilu y la Universidad de Glasgow. El documento que describe su trabajo ha sido aceptado para su publicación por la Diario astrofísico.

El primer experimento SETI (Proyecto Ozma) tuvo lugar en 1960 bajo la dirección del profesor Frank Drake, por quien se nombra la Ecuación de Drake. Desde entonces, la mayoría de los experimentos SETI han buscado comunicaciones de radio como firmas tecnológicas debido a su efectividad para propagarse a través del espacio interestelar. Los primeros experimentos buscaron frecuencias específicas, como la línea de absorción de hidrógeno neutro (21 cm) e hidroxilo (18 cm), que corresponden a frecuencias de radio de 1,4 y 1,6 gigahercios (GHz).

Pero con el avance de la tecnología, el ancho de banda disponible de los sistemas SETI se ha expandido al rango de las decenas de GHz. Además, las encuestas SETI han llegado a depender de una estrategia conocida como coincidencia de coincidencias multihaz (MBCM) para abordar la RFI y filtrarla del ruido de su señal. El Dr. Vishal Gajjar, investigador del Instituto SETI, UC Berkeley, y coautor del estudio, explicó a Universe Today por correo electrónico:

«Los radiotelescopios de plato único observan una pequeña porción del cielo, conocida como haz, que es aproximadamente del tamaño de la punta de un lápiz sostenido con el brazo extendido. A pesar de su precisión, estos telescopios a menudo captan interferencias de fuentes terrestres cercanas. Para superar este problema, algunos telescopios están equipados con múltiples haces, lo que les permite observar varias áreas pequeñas del cielo al mismo tiempo. Al buscar señales de interés en todos los haces simultáneamente, podemos determinar si una señal proviene realmente de una fuente. en el cielo o si es el resultado de una interferencia. Cuando se detecta una señal en múltiples haces, es probable que sea una interferencia terrestre».

Según Gajjar, MCBM se considera mejor que los métodos convencionales por tres razones principales. Éstas incluyen:

1. Mayor precisión y robustez: MBCM puede eliminar las detecciones de falsos positivos causadas por la interferencia terrestre, lo que da como resultado resultados más precisos. MBCM es menos susceptible a la interferencia de fuentes terrestres, lo que lo hace más robusto y confiable que los métodos convencionales.
2. Procesamiento más rápido: MBCM se puede realizar en tiempo real, lo que lo hace más rápido que los métodos tradicionales que requieren posprocesamiento.
3. Mayor cobertura: MBCM permite un campo de visión más amplio mediante el uso de múltiples haces, proporcionando más cobertura que un solo haz.

Esta tercera ventaja fue parte integral del trabajo del Dr. Gajjar y el equipo internacional. El telescopio FAST es el arreglo de radio más grande del mundo y está equipado con un receptor de 19 haces, lo que permite a los astrónomos observar simultáneamente 19 posiciones diferentes en el cielo. Cuando se combina con los instrumentos de FAST, la técnica MCMB elimina eficazmente las fuentes de interferencia y garantiza observaciones precisas. Para su estudio, el equipo observó 33 exoplanetas cercanos utilizando la estrategia MBCM tradicional y un nuevo método de búsqueda que denominan «modo de búsqueda ciega MBCM».

Como indican en su artículo, el modo de búsqueda ciega se inspiró en el modo de búsqueda ciega multihaz que se desarrolló recientemente para estudiar las FRB. La idea básica es usar los 19 rayos de FAST para buscar señales ETI, donde el rayo central (Beam 1) rastrea un objetivo mientras que los otros sirven como rayos de referencia. Si una señal cubre haces no adyacentes, más de cuatro haces adyacentes o tres o más haces en una línea, el equipo clasifica la señal como RFI. También identifican cuatro arreglos de cobertura de haces que podrían indicar señales de radio que son de origen ETI.

Como se ilustra en el siguiente diagrama, estos incluían cualquiera de los 19 haces de FAST, dos de los haces adyacentes (Figura 1a), tres haces adyacentes que forman un triángulo equilátero (Figura 1b) y cuatro haces adyacentes que forman un rombo compacto (Figura 1c) . Cualquier arreglo de cobertura de haz que no encajara en estas cuatro categorías (como los tres ejemplos en la segunda línea del diagrama) se consideró falso positivo y se rechazó. Como indicó Gajjar, este documento se basa en trabajos anteriores en los que realizaron observaciones específicas con FAST de los mismos 33 sistemas exoplanetarios:

«Durante esas observaciones, apuntamos el haz central de nuestro receptor de 19 haces a cada objetivo individual y solo analizamos los datos del haz central donde estaba situado el objetivo. Si se detectaba una señal de interés, cotejábamos la misma frecuencia a través de otros haces para eliminar la interferencia terrestre. En el presente documento, realizamos una búsqueda más exhaustiva mediante la búsqueda ciega de señales en los 19 haces, independientemente de la presencia de cualquier sistema exoplanetario en el campo de visión. Este enfoque nos permite realizar una evaluación agnóstica. búsqueda sin conocimiento previo de cualquier objetivo potencial de interés presente en nuestros haces».

Después de escanear estos 33 exoplanetas, el equipo percibió dos señales bastante inusuales e intrigantes. Como relató Gajjar, si bien fue un desafío evaluar estas señales (ya que solo aparecían en un haz), después de un examen exhaustivo, determinaron que solo eran interferencias de RFI:

«Una de las señales solo estaba presente en una de las dos polarizaciones del telescopio. Normalmente, las fuentes basadas en el cielo mostrarían una intensidad similar en ambas polarizaciones durante un período de observación más largo, pero este no fue el caso de la primera señal. haciéndolo fácil de descartar. La segunda señal fue más intrigante ya que mostró la misma intensidad en ambas polarizaciones. Tras una inspección más cercana, descubrimos que la frecuencia de la segunda señal estaba muy cerca de las fuentes conocidas de interferencia».

En otro caso, un examen más detenido de los datos reveló una señal en un haz con una relación señal/ruido (STN) muy baja. El equipo también rechazó esta señal porque su comportamiento era similar al de otras instancias de RFI que habían identificado. Si bien no se detectaron firmas tecnológicas claras, la encuesta fue invaluable debido a la forma en que probó la técnica de modo silencioso del equipo. Además, las dos señales identificadas son objetivos adecuados para las observaciones de seguimiento, que Breakthrough Listen podría realizar en los próximos años.

«Este es un paso innovador en el campo de SETI», dijo Gajjar. «En SETI, esta técnica se implementó por primera vez. Esta técnica única puede ser útil porque reduce la cantidad de falsos positivos, lo que permite una búsqueda más eficiente de señales de civilizaciones extraterrestres. Al reducir la cantidad de interferencia, la coincidencia multihaz el rechazo aumenta la sensibilidad de la búsqueda y facilita la detección de señales débiles que, de otro modo, podrían pasarse por alto».