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SETI研究所、Breakthrough Listen、国立電波天文台(NRAO)の提携による新しい実験のおかげで、地球外知的生命体探査(SETI)計画は、その探査能力を大幅にアップグレードした。これまでの数百から1,000倍近い探査能力を持ち、一度に数十万個(おそらく数百万個)の星をスキャンできるようになったのだ。また、SETIは地球外知的生命体の “テクノシグネチャー”を探すために、偏角-40度から天頂までの夜空の約80%を捜索できるようになるという。

参考までに、”テクノシグネチャー”とは、エイリアンの存在を示す可能性のある、太陽系外での高度な技術使用の証拠や指標を指す。電波信号、光やレーザーの放射、大気中の化学的シグネチャー、ダイソン球のような巨大構造物などが含まれる。SETIの場合、0.75~50ギガヘルツ(GHz)のシグネチャーのために空をスキャンする傾向がある。

この周波数範囲が選ばれたのにはいくつかの重要な理由がある。第一に、0.75GHz以下の周波数は人間の技術によって電気通信に使われる傾向があるため、多くの “ノイズ”が発生する。その他の理由としては、地球の大気がこの範囲の電波に対して比較的透明であることが挙げられる。また、一般的に中性水素(1.42GHz)や水酸基分子(1.72GHz)の存在を示すマイクロ波も含まれており、水の存在を示すことができる。

この新しいプロジェクトはCOSMIC(”Commensal Open-Source Multimode Interferometer Cluster”)と呼ばれ、ニューメキシコにある電波望遠鏡のカール・G・ジャンスキー超大型アレイ(VLA)で運用されている。この最先端技術は別個の望遠鏡を指すのではなく、新たなデータ検出技術を指すものだ。COSMICは、望遠鏡の観測から得られた生データのコピーを使用して、地球外信号を探索し、将来の科学への道を切り開く。

COSMICプロジェクトの科学者であるSETI研究所の天文学者Chenoa Tremblay氏は、声明の中で次のように述べている:「COSMICは、VLAに最新のイーサネットベースのデジタルアーキテクチャを導入し、次世代の時代に移行する将来の技術のテストベッドを可能にします。現在、最初の6ヶ月で50万個以上の天体を観測し、技術的信号の最大級のサーベイを行うことに焦点を当てています。しかし、設計の柔軟性により、高速電波バーストパルス構造の研究やアクシオンダークマター候補の探索など、他の幅広い科学的機会を得ることができます。私たちは、他の科学者が研究を完成させるために、私たちの高い時間(ナノ秒)や高いスペクトル分解能(サブヘルツ)を利用する機会を開くことを願っています。この歴史的な望遠鏡の能力を高めるためのエキサイティングな時です」。

現在VLAで運用されているCOSMICはVLA Sky Servey(VLASS)の観測データを使って探査を行っている。VLASSは2023年1月に3回目の観測を開始し、27ディッシュの電波アレイを使って生データを収集した。COSMICは、VLAがデータを処理する前にそのコピーを受信するため、SETIの科学者たちはデータを好きなようにリアルタイムで処理することができる。

このリアルタイムの分析は極めて重要である。SETIの探査で興味深いナローバンド信号が検出されることはよくあるが、数週間から数ヶ月後にデータが分析されるまで気づかれない。多くの場合、天文学者が再度観測に行ったときには信号は消えており、それが本物のET信号なのか、それとも地球上(または地球周辺の軌道上)の人間活動による電波干渉(RFI)なのかを知る術はない。本物のETの信号は、短時間のバーストである可能性があり、迅速な識別と追跡調査が必要である。

加えて、COSMICは時間感度が非常に高く、ナノ秒という短い電波信号を検出することができる。これもテクノシグネチャーの検出には重要な能力だ。何十光年、何百光年、何千光年も離れた場所で検出されるような無指向性の送信を何時間、何日、何ヶ月、何年も維持するために必要なエネルギー資源は、出力という点から見れば計り知れない。より費用対効果が高いのは、宇宙人がナノ秒パルスを地球に照射し、短時間のうちに他の惑星系に移動し、再び地球に戻ってくることだろう。しかし、これまでのSETIの電波探査の多くは、このようなナノ秒、あるいはミリ秒のパルスを検出するのに十分な短い積分時間を持っていなかった。

また、COSMICシステムは将来のアップグレードを念頭に設計されており、SETI実験の最前線に立ち続けることができる。アップグレードの可能性のひとつは、同時に観測できるターゲットの数を増やすことである。さらに、機械学習アルゴリズムを導入して、データをさらに効率的に分析することもできる。

Tremblay氏のチームは、COSMICシステムをテストするために、NASAのボイジャー1号からの8.4GHzのデータダウンリンクを聴いた。この探査機は地球から約159天文単位(148億マイル、238億km)離れている。

史上最大の宇宙人探査プロジェクト、COSMICが本格始動した。すでにデータベースに登録された約50万個の電波源の分析により、プロジェクトの最初の6ヶ月間の詳細が、主執筆者であるTremblay氏の新しい論文に記載された。もし宇宙人がいるとすれば、その証拠を見つけるのは時間の問題だろう。


論文

参考文献

研究の要旨

地球外知的生命体の探索の主な目的は、銀河系に技術的に進歩した存在(有機物または無機物)が広く存在していることを理解することである。これにアプローチする一つの方法は、テクノシグネチャーを探すことである。テクノシグネチャーとは、人工的な発生源と一致する時間的あるいはスペクトル的な電磁放射のような、遠隔から検出可能な技術の指標である。カール・G・ヤンスキー超大型アレイ(VLA)に搭載された新しいCOSMIC(Commensal Open-Source Multimode Interferometer Cluster)デジタル・バックエンドにより、私たちはテクノシグネチャーの探索を行うことを目的としています。COSMICシステムは現在VLA上で運用されており、データを記録している。本論文では、ハードウェアシステム設計、現在のソフトウェアパイプライン、および将来の開発計画について述べる。

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