先前建议的阈值“漂移率”贡献是由行星围绕其主星运动引起的,为200兆赫。在这项工作中,主要作者梅根·格蕾丝·李和她的团队发现,在99%的已知系外行星情况下,53 nHz就足够了,而对于没有已知行星的恒星,这个值下降到0.44 nHz。
这些显著的、数据驱动的漂移率阈值的降低将大大节省计算时间,从而提高未来SETI(搜寻地外文明)活动的效率。
加州大学洛杉矶分校(UCLA) SETI项目的博士生梅根·格蕾丝·李(Megan Grace Li)在伯克利SETI研究中心的“突破聆听”项目中,作为美国国家科学基金会本科生研究经验实习生进行了这项研究。李说:“这项工作让我们更深入地了解了来自系外行星的地外传输信号可能是什么样子,不仅提供了技术特征搜索的参数空间,还提供了对检测到的信号的可能解释。”
由于多普勒效应,从遥远的系外行星发送到地球的无线电信号,在地球上的观测者看到时,可能会出现更高或更低的频率。由于系外行星和地球之间的相对运动,这种频率变化也会随着时间的推移而改变。这种移动频率的影响被称为“漂移率”。在地球上,当一辆救护车呼啸而过时,也可以观察到类似的效果——当救护车驶近时,警笛的音调会变高,而当救护车驶远时,警笛的音调会变低。
在SETI搜索中寻找来自系外行星的潜在无线电信号时,必须考虑影响漂移率的各种因素。这些因素包括系外行星的轨道和自转以及地球的轨道和自转。
李的论文的第一部分关注的是来自美国宇航局系外行星档案(NEA)的系外行星。李计算了超过5300颗已知系外行星的轨道漂移率分布,在此过程中,创造了一个工具,研究人员可以用它快速计算任何系外行星系统的预期漂移率。研究人员发现,99%的总漂移率分布落在53赫兹以内。
索菲亚·谢赫博士是SETI研究所NSF MPS-ASCEND博士后研究员,她是李的导师和合作者,也是这项研究的合著者。
在之前的一篇论文中,谢赫发现,在最极端的情况下,系外行星系统的漂移率高达200兆赫,并建议将其作为阈值。李的工作建立在这个基础上,不仅考虑了极端系统的最大漂移率,而且考虑了所有已知系统的平均或最可能的漂移率。
谢赫说:“这些结果意味着,在许多情况下,漂移率将非常低,我们可以优先考虑其他参数(例如覆盖更多频率或更快地分析数据集),而不必担心我们会错过真正的信号。”
李论文的后半部分模拟了系外行星的“去偏见”种群,这些种群可能更好地代表星系中任何随机样本的系外行星特征,而不仅仅是最明显的系外行星。
例如,已知的行星往往有“边对”的轨道,因为这些系统最容易用两种最常见的行星发现技术,凌日法和径向速度法来探测。
然而,与观察者的视线相比,边缘轨道的漂移率也比“倾斜”或随机倾斜的行星要高得多。李模拟了一个非偏倚的系外行星群,超越了NEA中常见的边对轨道情况,并纠正了其他观测偏差(例如NEA中对离恒星特别近的系外行星的偏差)。
该小组发现,对于任何随机恒星,只要0.44 nHz的漂移率,就足以捕获任何轨道外行星99%的假设信号。
搜索两倍的漂移率——例如,高达2nhz而不是1nhz——对于低漂移率需要两倍的计算量。这项新研究将推荐的限制降低了4倍(对于有已知行星的恒星)或超过400倍(对于没有已知行星的恒星),将大大减少不必要的计算,并允许未来的SETI科学家在搜索中微调漂移率参数,以更好地匹配他们正在观察的特定系统。
这些新的、更窄的最大漂移速率范围,在探测技术上有能力的外星生命发出的潜在无线电信号方面,代表了显著的效率提高。