Nowe badania wykorzystują archiwum egzoplanet i symulacje układów planetarnych, aby zwiększyć efektywność wąskopasmowych poszukiwań SETI.
Naukowcy opublikowali nowe badania w czasopiśmie „Astronomical Journal”, w którym wykorzystali znaną populację egzoplanet do ustalenia precyzyjniejszych progów dla wykrywania sygnałów inteligencji pozaziemskiej (Search for Extraterrestrial Intelligence – SETI).
Wcześniejsze zalecenie dotyczące progu „szybkości dryfu” wynosiło 200 nHz, jednak badanie wykazało, że wartość 53 nHz jest wystarczająca w 99% przypadków znanych egzoplanet, a dla gwiazd bez znanych planet spada do zaledwie 0,44 nHz. Te oparte na danych redukcje progu „szybkości dryfu” pozwalają na znaczną oszczędność czasu obliczeniowego i zwiększają efektywność przyszłych kampanii SETI.
Wyniki te dają lepsze pojęcie o tym, jak mogą wyglądać sygnały pochodzące z egzoplanet, które mogą wskazywać na obecność inteligencji pozaziemskiej. Dostarczają one nie tylko informacji o zakresie parametrów wyszukiwania technosygnatur, ale również możliwości interpretacji wykrytych sygnałów – powiedziała dr Megan Grace Li, główna autorka badania.
Ze względu na efekt Dopplera sygnał radiowy wysyłany z odległej egzoplanety w kierunku Ziemi może mieć wyższą lub niższą częstotliwość, gdy jest obserwowany przez obserwatora na Ziemi. Ten efekt, zwany „szybkością dryfu”, powoduje, że przesunięcie częstotliwości zmienia się również w czasie ze względu na ruch między egzoplanetą a Ziemią. W trakcie poszukiwań sygnałów radiowych z egzoplanet w ramach programu SETI istotne jest uwzględnienie różnych czynników, które wpływają na tempo dryfu. Wśród tych czynników znajdują się m.in. orbita i rotacja egzoplanety oraz orbita i rotacja Ziemi.
Pierwsza część pracy dr Megan Grace Li skupiła się na egzoplanetach dostępnych w NASA Exoplanet Archive (NEA). Doktor Li przeprowadziła obliczenia rozkładów współczynnika dryfu orbitalnego dla ponad 5300 znanych egzoplanet. W rezultacie powstało narzędzie, które umożliwia naukowcom szybkie obliczenie oczekiwanych współczynników dryfu dla dowolnego układu egzoplanetarnego. Badacze odkryli, że 99% całkowitego rozkładu współczynnika dryfu mieści się w zakresie 53 nHz.
Doktor Sofia Sheikh była mentorką i współpracowniczką dr Li oraz współautorką pracy. Wcześniej dr Sheikh odkryła, że układy egzoplanetarne wykazywały w najbardziej ekstremalnych przypadkach dryf do 200 nHz i zasugerowała tę wartość jako progową. Praca dr Li opiera się na tych założeniach i brała pod uwagę nie tylko maksymalne szybkości dryfu z ekstremalnych układów, ale także średnie lub najbardziej prawdopodobne szybkości dryfu ze wszystkich znanych układów. Wyniki te sugerują, że w wielu przypadkach współczynnik dryfu będzie na tyle niski, że możemy skoncentrować się na innych parametrach, takich jak pokrycie większej liczby częstotliwości lub przyspieszenie analizy zbiorów danych, bez obawy o pominięcie prawdziwych sygnałów – powiedziała Sheikh.
W drugiej części artykułu dr Li przeprowadziła symulację „bezstronnych” populacji egzoplanet, które lepiej reprezentują cechy różnych, a nie tylko tych najbardziej oczywistych egzoplanet w całej losowej próbce galaktyki. Przykładowo, znane egzoplanety często mają „krawędziowe” orbity, ponieważ są one łatwiejsze do wykrycia za pomocą dwóch najpopularniejszych metod poszukiwania planet – metody tranzytu i metody prędkości radialnych. Jednak orbity „krawędziowe” mają znacznie wyższy współczynnik dryfu niż planety o nachylonych lub przypadkowych orbitach w porównaniu do linii widzenia obserwatora. Doktor Li przeprowadziła symulację populacji bezstronnych egzoplanet – wyszła poza powszechny przypadek orbity „krawędziowej” w NEA i uwzględniła różne ustawienia obserwacyjne. Zespół odkrył, że współczynnik dryfu wynoszący zaledwie 0,44 nHz dla dowolnej losowej gwiazdy byłby wystarczający do wykrycia 99% hipotetycznych sygnałów z każdej orbitującej egzoplanety.
Poszukiwanie dwukrotnie większej liczby częstotliwości dryfu – na przykład do 2 nHz zamiast 1 nHz – wymaga dwukrotnie więcej obliczeń dla niskich częstotliwości dryfu. Te nowe badania, które zmniejszają zalecane limity o współczynnik 4 (dla gwiazd ze znanymi planetami) lub ponad 400 (dla gwiazd bez znanych planet), znacznie redukują zakres niepotrzebnych obliczeń i umożliwiają przyszłym badaczom SETI precyzyjne dostrojenie parametrów szybkości dryfu, aby lepiej odpowiadały konkretnym układom, które obserwuje dany zespół.
Te nowe, węższe zakresy maksymalnych szybkości dryfu stanowią istotny wzrost wydajności podczas poszukiwania potencjalnych sygnałów radiowych pochodzących od technologicznie zaawansowanego życia pozaziemskiego.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- New exoplanet-informed research sets clearer bounds on the search for radio technosignatures
- Developing a Drift Rate Distribution for Technosignature Searches of Exoplanets
Źródło: SETI
Na ilustracji: Ilustracja orbit egzoplanet wokół gwiazd. Źródło: Zayna Sheikh
