“突破聆聽”：來自比鄰星的神秘信号很可能不是外星文明

科學家對“突破聆聽”（ Breakthrough Listen ）項目去年發現的一個有趣的候選信号進行深入分析後表明，它不太可能來自于比鄰星。“突破計劃 ”(Breakthrough Initiatives)團隊周五宣布，它似乎是人類技術對地球幹擾的産物。發表在《自然-天文學》上的兩篇研究論文，讨論了對候選信号的探測和一個先進的資料分析過程，該過程可以精細地分辨出"假陽性"。

“突破計劃 ”的創始人Yuri Milner說：“這一結果的意義在于，尋找我們星球以外的文明現在是一個成熟、嚴格的實驗科學領域。”

“突破聆聽”（“突破計劃 ”的其中一個項目）是一個尋找技術信号的天文科學項目--可能由外星智慧文明開發的技術迹象。由加州大學伯克利分校的 Andrew Siemion博士上司的 “突破聆聽”科學團隊，使用世界上最大的一些射電望遠鏡，配備最強大的數字處理系統，在廣泛的天體目标方向的無線電頻譜上捕捉資料。搜尋是具有挑戰性的，因為地球上充斥着來自人類技術的無線電信号--雷達、衛星、電視發射器，等等。搜尋一個來自遙遠恒星的微弱信号，就像大海撈針--而且是一個随時間不斷變化的“針”。

位于澳洲新南威爾士州的聯邦科學與工業研究組織（ CSIRO）的Parkes望遠鏡（南半球最大的望遠鏡之一）是參與“突破聆聽”搜尋的設施之一。Parkes望遠鏡正在監測的目标之一是比鄰星，太它是離太陽系最近的恒星，距離剛剛超過4光年。這顆恒星是一顆紅矮星，由兩顆已知的系外行星繞行。“突破聆聽”小組在700MHz到4GHz的頻率範圍内掃描了目标，分辨率為3.81Hz--換句話說，一次執行相當于調諧到8億多個無線電頻道，具有精湛的探測靈敏度。

在2020年夏季 “突破聆聽”實習計劃中與“突破聆聽”項目科學家Danny Price博士一起工作的大學生研究人員Shane Smith，通過"突破聆聽"的搜尋“管道”運作這些觀測資料。他檢測到超過400萬個"命中"--有無線電發射迹象的頻率範圍。這對“突破聆聽”項目的觀測來說實際上是非常典型的。

與“突破聆聽”的所有觀測一樣，該“管道”根據兩個主要标準，過濾掉那些看起來不太可能來自離地球很遠的發射器的信号。

首先，信号的頻率是否随時間穩定地變化？一個遙遠星球上的發射器預計會相對于望遠鏡處于運動狀态，進而導緻多普勒頻移（Doppler Shift），類似于救護車警報器相對于觀察者移動時的音調變化。拒絕沒有這種運動迹象的"命中"，使這個特定資料集的"命中"數從400萬減少到100萬左右。

其次，對于剩下的"命中"率，它們看起來是否來自于目标的方向？為了确定這一點，望遠鏡指向比鄰星的方向，然後再指向遠方，重複這種"開-關"模式數次。局部幹擾源預計會影響"開"和"關"的觀測，而一個候選的技術特征應該隻出現在"開"的觀測中。

即使在應用了這兩種資料過濾器之後，仍有少數候選信号必須進行目視檢查。有時，一個微弱的信号實際上在OFF觀測中是可見的，但還沒有強到可以被自動算法發現的程度。有時，類似的信号出現在鄰近的觀測中，表明幹擾源可能在錯誤的時間段開啟和關閉，或者團隊可以追蹤到通常在某些頻段廣播的衛星信号。

偶爾會有一個耐人尋味的信号留下來，必須進行進一步檢查。Smith使用Parkes望遠鏡對比鄰星的觀測中就發現了這樣一個感興趣的信号。一個窄帶的、多普勒頻移的信号，持續了5個小時的觀測，似乎隻出現在對目标星的"開"的觀測中，而沒有出現在穿插的"關"的觀測中，它具有技術特征候選者所應有的一些特征。

Sofia Sheikh博士目前是加州大學伯克利分校Listen團隊的博士後研究員，深入研究了在其他時間進行的更大的觀測資料集。她發現了大約60個信号，這些信号具有候選者的許多特征，但也在各自的OFF觀測中看到。

Sheikh說：“是以，我們可以自信地說，這些其他的信号是望遠鏡的本地信号，是人為産生的。這些信号在資料中以規則的頻率間隔出現，這些間隔似乎對應于各種電子裝置中常用的振蕩器所使用的頻率的倍數。綜合來看，這些證據表明，該信号是來自人類技術的幹擾，盡管我們無法确定其具體來源。當望遠鏡遠離比鄰星時，Shane Smith發現的原始信号并沒有被明顯檢測到--但鑒于有數以百萬計的信号，最可能的解釋仍然是它是來自人類技術的傳輸，恰好以正确的方式'奇怪'地騙過了我們的過濾器。”

“突破計劃 ”的執行主任S.Pete Worden博士說：“雖然我們無法得出一個真正的技術信号，但我們越來越相信，如果這種信号存在，我們有必要的工具來檢測和驗證。”

“突破聆聽”項目團隊正在向公衆提供來自Parkes掃描的所有資料，供他們自己檢查。該團隊還剛剛發表了兩篇論文，概述了資料采集和分析的細節，以及一份研究說明，描述了2021年4月用Parkes望遠鏡對半人馬座進行的後續觀測。“突破聆聽”将繼續監測比鄰星，它仍然是技術特征搜尋的一個引人注目的目标，使用世界各地的一套望遠鏡。而且，該團隊将繼續完善算法，包括作為最近與kaggle.com合作完成的衆包資料處理競賽的一部分。