25 juli 2024

Doorbraak voor Breakthrough Listen; buitenaardse signalen razendsnel uitgefilterd en herkend!

MEERKAT telescoop, Zuid-Afrika, Karoo, Credits; : SARAO / NRAO / AUI / NSF.

Kunnen we er zeker van zijn dat we niet worden ‘gespoofd’ als ET belt?’, is de vraag waarmee wetenschappers van het Breakthrough Listen-project aan de Universiteit van Californië, Berkeley, Cornell University en het SETI Institute in Mountain View, aan de slag gingen om radiosignalen van ‘ET’ te onderscheiden van signalen vanaf de aarde. En inderdaad, het team heeft een nieuwe techniek bedacht voor het vinden en doorlichten van mogelijke radiosignalen van andere beschavingen in onze Melkweg. De techniek is een flinke stap vooruit, aldus de wetenschappers, in de zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI), een speurtocht die al decennia lang bezig is. BL is een onderdeel van het Breakthrough Initiatives.

SETI, Wow!-signaal, technosignaturen
De meeste hedendaagse SETI-zoekopdrachten worden uitgevoerd door radiotelescopen op aarde, wat betekent dat elke grond- of satellietradio-interferentie – variërend van Starlink-satellieten tot mobiele telefoons – een radiosignaal kan produceren dat een technosignatuur van een beschaving ‘daarbuiten’ nabootst.
Dergelijke ‘valse alarmen’ creeeren hoop om vervolgens, tot nu toe, steeds weer te worden ontkracht door onderzoek. En sinds het eerste speciale SETI-programma in 1960 van start ging, is dit de gang van zaken, denk bijvoorbeeld aan het bekend Wow!-signaal.

Wow! signaal, Credits; Ohio University, VS

Momenteel onderzoeken astronomen deze vermeende buitenaardse signalen, door de telescoop op een andere plek aan de hemel te richten en vervolgens een paar keer terug te keren naar de plek waar het signaal oorspronkelijk werd gedetecteerd om te bevestigen dat het niet eenmalig was. De nieuwe techniek van het BL-project controleert op bewijs dat het signaal daadwerkelijk door de interstellaire ruimte is gegaan, waardoor de mogelijkheid wordt geëlimineerd dat het signaal louter radio-interferentie van de aarde is. Deze nieuwe ‘scintillatietechniek’ wordt beschreven in The Astrophysical Journal.

Breakthrough Listen is de meest uitgebreide SETI-‘zoektocht’ ooit, en houdt de noordelijke en zuidelijke hemel in de gaten met radiotelescopen op zoek naar technosignaturen, met een focus op het centrum van het Melkwegstelsel. “Ik denk dat dit een van de grootste vooruitgangen in radio-SETI in lange tijd is”, aldus Andrew Siemion, hoofdonderzoeker van BL en directeur van het Berkeley SETI Research Center (BSRC), dat ’s werelds langstlopende SETI-programma exploiteert. “Het is de eerste keer dat we een techniek hebben die, als we maar één signaal hebben, ons in staat zou kunnen stellen om dit intrinsiek te onderscheiden van radiofrequentie-interferentie.”

Het ‘Wow!-signaal’ is een smalbandsignaal van 72 seconden dat in 1977 werd waargenomen door een radiotelescoop in Ohio. De astronoom die het signaal ontdekte, dat eruitzag alsof het niets was dat door normale astrofysische processen werd geproduceerd, schreef ‘Wow!’ in rode inkt op de gegevensafdruk. Het signaal is sindsdien niet meer waargenomen. “De eerste ET-detectie kan heel goed eenmalig zijn, waarbij we slechts één signaal zien”, zei Siemion. “En als een signaal zich niet herhaalt, kunnen we daar niet veel over zeggen. En uiteraard is de meest waarschijnlijke verklaring hiervoor radiofrequentie-interferentie, net als de meest waarschijnlijke verklaring voor het Wow!-signaal. De nieuwe instrumentatie, die in staat is om gegevens met voldoende betrouwbaarheid vast te leggen zodat je het effect van het interstellaire medium kunt zien, is ongelooflijk krachtig.”

 

Een artistieke impressie van het Proxima Centauri systeem. Credit: Breakthrough Listen / Zayna Sheikh

Een signaal onderscheiden van ET
Al meer dan 60 jaar scannen SETI-onderzoekers de hemel op zoek naar signalen die er anders uitzien dan de typische radio-emissies van sterren en cataclysmische gebeurtenissen, zoals supernova’s. Eén belangrijk onderscheid is dat natuurlijke kosmische bronnen van radiogolven een breed scala aan golflengten produceren – d.w.z. breedbandradiogolven – terwijl technische beschavingen, zoals de onze, smalbandige radiosignalen produceren. Vanwege de enorme achtergrond van smalbandradio-uitbarstingen als gevolg van menselijke activiteiten op aarde, is het vinden van een signaal uit de ruimte hetzelfde als het zoeken naar een speld in een hooiberg. 

Tot nu toe zijn er geen smalbandige radiosignalen van buiten ons zonnestelsel bevestigd, hoewel BL in 2020 een interessante kandidaat vond – genaamd BLC1. Latere analyse wees uit dat dit vrijwel zeker te wijten was aan radio-interferentie, aldus Siemion. Siemion e.a. realiseerden zich echter dat ‘echte’ signalen van buitenaardse beschavingen kenmerken zouden moeten vertonen die worden veroorzaakt door het reizen door het Interstellair Medium – ISM – en die zouden kunnen helpen onderscheid te maken tussen radiosignalen op aarde en in de ruimte.

Dankzij eerder onderzoek dat beschrijft hoe het koude plasma in het ISM, signalen van radiobronnen zoals pulsars beïnvloedt, hebben astronomen nu een goed idee hoe het ISM smalbandige radiosignalen beïnvloedt. Dergelijke signalen hebben de neiging in de loop van de tijd in amplitude te stijgen en te dalen, daar ze worden afgebogen door het tussenliggende koude plasma, zodat wanneer de radiogolven uiteindelijk de aarde via verschillende paden bereiken, de golven interfereren, zowel positief als negatief.

Co-onderzoeker Brian Brzycki ontwikkelde een computeralgoritme, beschikbaar als Python-script, dat de scintillatie van smalbandsignalen analyseert en de signalen eruit haalt die in minder dan een minuut donkerder en helderder worden, wat aangeeft dat ze door het ISM zijn gegaan. De techniek zal alleen nuttig zijn voor signalen die meer dan ongeveer 10.000 lichtjaar van de aarde verwijderd zijn, omdat een signaal door voldoende ISM moet reizen om detecteerbare scintillatie te vertonen. Alles wat van ‘in de buurt’ afkomstig is – het BLC-1-signaal leek bijvoorbeeld afkomstig te zijn van onze dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri – zou dit effect niet vertonen. Toekomstig onderzoek zal i.s.m. de MEERKAT en de Greenbank Telescoop worden gedaan. Bronnen;  SETI, Breakthrough Listen, NASA
Share

Speak Your Mind

*