SETI:未踏の周波数で宇宙生命体を探す方法

The Conversation
投稿日
2023年12月6日 13:58
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地球の外に生命は存在するのか?この問いに答えるのは、科学の世界で最も難しいことのひとつである。宇宙は無限に広がっているように見え、豊かな生命が存在する可能性があるにもかかわらず、星と星の間の距離が遠いため、宇宙の干し草の山から針を探すようなものなのだ。

地球外知的生命体探査(SETI)は、テクノシグネチャーと呼ばれる珍しい信号を探すことによって地球外生命体を発見することを目的とした天文学の一分野である。テクノシグネチャーの特定は、単に生命体の存在を示すだけでなく、特に高度な技術を使用した知的生命体の存在を指し示すものである。

とはいえ、60年にわたる探索は、今のところ失敗に終わっている。しかし今、私と同僚は、これまで未開拓だった周波数帯の調査を開始した。

SETIは、地球外文明が、携帯電話や衛星、レーダーなど、地球人と同じようなテクノロジーを利用している可能性があると仮定している。

そのようなテクノロジーの大部分は、電波で顕著に検出可能な信号を生成するため、これらの波長に焦点を当てることは、潜在的な地球外知的生命体を探索する上で論理的な出発点となる。

これまでのテクノシグネチャー調査は、600MHz以上の電波帯域のみを対象としており、それ以下の周波数は事実上未調査のままであった。航空管制、海上緊急放送、FMラジオ局など、日常的な通信サービスはすべて地球上でこの種の低周波を放射しているにもかかわらず、である。

未解明の理由は、この周波数で作動する望遠鏡がむしろ新しいからである。また、低周波の電波はエネルギーが小さいため、検出が難しい。

今回の調査で、私たちは初めてこれらの周波数に踏み込んだ

低周波アレイ(Lofar)は世界で最も感度の高い低周波望遠鏡で、10~250MHzで動作する。52台の電波望遠鏡で構成され、今後さらに増える予定で、ヨーロッパ全土に広がっている。これらの望遠鏡は、一体となって使用されると高い解像度に達することができる。

ひとつはアイルランドのビル、もうひとつはスウェーデンのオンサラにある。私たちは、NASAの太陽系外惑星探査衛星によって特定された、太陽以外の恒星を周回する44個の惑星を調査した。私たちは2つの望遠鏡を使い、110から190MHzの周波数でこれらの惑星をスキャンした。

当初、これはそれほど多くのターゲットがあるようには見えないが、低周波の観測は、高周波の兄弟機と比べて視野が広いという大きな利点を誇っている。それは、周波数が高くなるにつれて、空を覆う面積が小さくなるからだ。

Lofarの場合、望遠鏡のポインティングごとに5.27平方度の空をカバーした。その結果、テレスコープ1ポインティングあたり36,000個のターゲットが観測された。

干渉信号

宇宙からのテクノシグネチャーの探索には大きな課題がある。望遠鏡は、太陽系の裏側からの電話などの信号を検出できる感度を誇っているため、これが障害となる。

その結果、収集されたデータには地球から発信された何千もの信号が氾濫し、地球外起源である可能性のある信号を分離して特定することは非常に困難である。この広範でノイズの多いデータセットをふるいにかける必要があるため、探査は一層複雑になる。

私たちは、このような電波干渉を軽減するために、”コインシデンス・リジェクション”法と呼ばれる革新的なアプローチを考え出した。これは、私たちの各望遠鏡の地域的な電波放射を考慮したものだ。例えば、私がアイルランドの望遠鏡の近くの電話を使って上司に電話をかけている場合、同じ電話はスウェーデンのデータには表示されないし、その逆も同様だ(望遠鏡が私たちの方向を向いているのではなく、太陽系外惑星候補を向いているのが主な理由だ)。

そこで私たちは、地球外からの発信であることを示唆するシグネチャが両局に同時に存在する場合のみ、データセットに含めることにした。

こうして、何千ものシグナルの候補をゼロに絞り込んだ。つまり、今回の探査では知的生命体の兆候は見つからなかったが、まだ始まったばかりである。偶然の一致を排除する方法が高い成功率で機能することを知ることは、将来これらの惑星のひとつに生命を発見するための鍵となるかもしれない。

低周波数でのテクノシグネチャーの探索には、前途多難である。現在、30〜85MHzで運用されている姉妹サーベイ(Nenufar)が実施されている。これと並行して、Lofarのさらなる観測によって、今後1年間でサーベイの量は10倍に増える。収集されたデータは、パルサー、高速電波バースト、電波系太陽系外惑星などで知られる天体の調査にも使用される。

ありがたいことに、私たちはまだ長い旅のスタート地点に立ったにすぎない。多くの不思議なものが発見されることは間違いない。そして運が良ければ、宇宙での仲間という最大の報酬を得られるかもしれない。


本記事は、Owen Johnson氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Seti: how we’re searching for alien life at previously unexplored frequencies」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。



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