من المرجح أن يتم تسريع البحث عن كائنات ذكية خارج كوكب الأرض (SETI) بفضل النتائج الجديدة التي تضيق نطاق انجراف إشارات الراديو الفضائية في التردد نتيجة لتحول دوبلر الناجم عن مدار كوكبهم الأصلي حول نجمه.
أ التحول دوبلر هو إطالة أو تقصير تردد الإشارة الناتج عن حركة المرسل. فإذا تحرك المرسل بعيدًا عنا، يتمدد الطول الموجي ويقل التردد؛ فإذا كانت تتحرك نحونا، فإن الطول الموجي يقصر ويزداد التردد. وينتج عن هذا ظهور الإشارة وكأنها “تنجرف” عبر نطاق من الترددات أثناء تحرك جهاز الإرسال. (فكر في كيفية تغير صوت صفارات الإنذار الخاصة بالشرطة أو سيارة الإسعاف عندما تقترب منك ثم تتجاوزك).
كل من الحركة المدارية والدوران اليومي لجسم كوكب خارجي، بالإضافة إلى الحركة المدارية للأرض ودورانها اليومي، تساهم في انجراف تردد أي إشارة قد يتم إرسالها من الكوكب الخارجي واستقبالها هنا أرض. يعرف علماء الفلك الراديوي أن الحركة المدارية للأرض تسبب معدل انجراف قدره 0.019 نانو هرتز (nHZ)، وأن دوران الأرض حول محورها يخلق انجرافًا إضافيًا قدره 0.1 نانو هرتز. ويمكن حساب هذه التحولات عند تحليل الإشارات. ومع ذلك، في حين أن علماء الفلك لا يعرفون دائمًا مدى سرعة دوران الكواكب الخارجية – الاستثناء هو الكواكب المقيدة مديًا، والتي يكون يومها مساويًا لطول عامها – يمكنهم قياس الفترة المدارية لكوكب خارج المجموعة الشمسية واستخلاص أقصى انحراف ترددي من هذا الرقم .
متعلق ب: البحث عن حياة غريبة (مرجع)
يعتمد معدل الانجراف على الخصائص المدارية لكوكب خارج المجموعة الشمسية، مثل ميل مداره بالنسبة إلينا، ومدى بعد مداره عن الدوران، ومدى تقدمه أو تذبذبه. خوارزميات التعلم الآلي القادرة على غربلة البيانات، والبحث عن الإشارات التي تعرض معدل الانجراف، تتطلب قيمة قصوى لمعدل الانجراف حتى تتمكن من الحد من بحثها. سيتي تفترض عمليات البحث عادة قيمة صغيرة لانحراف التردد، أقل من 10 نيوتن هرتز، لكن الحسابات السابقة المستندة إلى القياسات الفعلية للمدارات المعروفة خارج المجموعة الشمسية الأكثر تطرفًا وضعت حدًا أعلى لمعدل الانجراف بمقدار زائد أو ناقص 200 هرتز.
يتطلب استخدام زائد أو ناقص 200 هرتز كحد أقصى لمعدل الانجراف موارد حسابية متزايدة، مما يؤدي إلى إبطاء سرعة تحليل البيانات من عمليات بحث SETI.
الآن، من خلال نمذجة حوالي 5300 كوكب خارجي حقيقي، تمكن فريق بقيادة طالبة الدراسات العليا ميغان لي من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس من تحسين وتقليل القيمة القصوى لمعدل الانجراف الناجم عن الحركة المدارية للكواكب الخارجية إلى زائد أو ناقص 53 هرتز.
وهذا يعني أنه بالنسبة لـ 99% من أنظمة الكواكب، من المتوقع أن ينحرف تردد الإشارة المكتشفة من كوكب خارج المجموعة الشمسية بمعدل أقصى يبلغ زائد أو ناقص 53 نيوتن هرتز. هذه النتيجة الجديدة أكثر دقة لأنها تقيس معدل الانجراف في جميع النقاط في مدار كوكب خارج المجموعة الشمسية، وليس فقط في تلك النقاط التي تزيد معدل الانجراف. ولأنها قيمة أقل من زائد أو ناقص 200 هرتز، فإنها ستقلل من كمية الموارد الحسابية المطلوبة وتسرع عملية البحث. وقال أعضاء فريق الدراسة إن هناك مجالًا لتقليلها بشكل أكبر.
متعلق ب: أكثر 10 كواكب خارجية شبهاً بالأرض
“إن قيمة 53 نيوتن هرتز مخصصة لجميع الكواكب التي نعرفها حاليًا، ولكنها تحتوي على بعض التحيزات التي تجعل القيمة أعلى، لأن الكواكب الخارجية العابرة لها معدل انجراف أعلى من الكواكب الخارجية غير العابرة، كما أن الكواكب الخارجية الأكبر حجمًا لها معدلات انجراف أكبر من الكواكب الأصغر حجمًا”. الكواكب الخارجية” ، قال لي لموقع Space.com في مقابلة عبر الهاتف. (تعبر الكواكب الخارجية العابرة وجوه نجومها المضيفة من منظورنا على الأرض).
لا يمثل الكتالوج الحالي للكواكب الخارجية المعروفة بشكل كامل المجموعة الأوسع من الكواكب الخارجية الموجودة هناك. لا تزال طرق الكشف الحالية تفضل الكواكب الأكبر حجمًا الأقرب إلى كوكبها النجوم، لأنها الأسهل في العثور عليها. لذا، لمحاولة تجنب أي تحيزات، قام فريق لي أيضًا بقياس الحد الأقصى لمعدل الانجراف لأكثر من 5000 كوكب تمت محاكاته والتي قد نتوقع أن تكون أكثر تمثيلاً للتعداد الحقيقي للكواكب الخارجية من حيث خصائصها المدارية، مع أحجام كوكبية أصغر ومدارات أطول. فترات وانتشار أكثر انتظامًا للميل المداري. تم تصنيف الكواكب المتخيلة إلى 20 مجموعة، تتكون كل منها من 5286 عالمًا، مقسمة إلى 10 مجموعات ذات مدارات دائرية تقريبًا و10 مجموعات ذات مدارات غير دائرية بشكل متزايد (تُعرف باسم غريب الأطوار). ومن هذه، تمكن فريق لي من استخلاص معدلات انجراف أقل بكثير، زائد أو ناقص 0.27 هرتز للمدارات منخفضة الانحراف، وزائد أو ناقص 0.44 هرتز للمدارات عالية الانحراف.
قصص ذات الصلة:
– في تلسكوب راديوي قوي، يتم البحث عن إشارات من حياة ذكية خارج كوكب الأرض
– هل يمكن للذكاء الاصطناعي العثور على حياة فضائية بشكل أسرع من البشر، وهل سيخبرنا بذلك؟
— التعلم الآلي يرصد 8 بصمات تقنية محتملة
هذه القيم أقل بكثير من معدل الانجراف المحسوب الذي يبلغ زائد أو ناقص 53 هرتز.
وقال لي: “إن التحيزات هي التي تجعل قيمة 53 نيوتن هرتز كبيرة جدًا”. “نعتقد أن معدلات الانجراف الحقيقية ستكون في معظم الحالات أقرب بكثير إلى تلك القيم المنخفضة البالغة 0.44 و0.27 نيوتن هرتز.”
نظرًا لأنه يتم اكتشاف مجموعة واسعة من العوالم الغريبة في المستقبل من خلال المهام القادمة مثل وكالة الفضاء الأوروبية‘س أفلاطون (عبور الكواكب وتذبذبات النجوم)، يجب أن يبدأ الحد الأقصى لمعدل الانجراف المحسوب من بيانات الكواكب الخارجية الحقيقية في عكس القيم التي تظهر في نتائج المحاكاة بشكل أفضل. سيكون لهذا تأثير في جعل تحليل إشارات SETI المحتملة أكثر كفاءة.
تعد معدلات الانجراف إحدى الطرق لمعرفة ما إذا كانت الإشارة قد جاءت من الفضاء السحيق، على الرغم من أنها ليست طريقة مضمونة. معدل انحراف تداخل الترددات الراديوية (RFI) من أجهزة الإرسال الموجودة على الأرض – الهواتف المحمولة ورادارات المطارات وما إلى ذلك – هو صفر لأنها موجودة على الأرض مع أجهزة الاستقبال لدينا. الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض عادة ما تكون معدلات الانجراف ضئيلة، ولكن بعضها، مثل SpaceX ستارلينك كوكبة ضخمة وحكومة الولايات المتحدة نظام تحديد المواقع الشبكة، تظهر بعض انحراف التردد في إشارات الراديو الخاصة بهم.
قال لي: “يمكننا أن نحاول معرفة معدل انجراف تلك الأقمار الصناعية، بحيث إذا ظهرت كـ RFI – وهو ما تفعله غالبًا – يمكننا التخلص منها”.
نظرًا لأن عمليات بحث SETI تستهدف الآن ما يصل إلى مليون نجم، فإن القدرة على تحليل البيانات بسرعة أمر مهم لتجنب الازدحام واكتشاف أي إشارات غريبة محتملة قبل أن تنطفئ. وقال أعضاء الفريق إن حساب معدل الانجراف قد يبدو تحديًا تقنيًا أكثر، ولكنه أمر حيوي لتسريع هذا البحث. على سبيل المثال، ستعمل النتائج الجديدة على تحسين تكاليف الحوسبة وأوقات البحث في برنامج Breakthrough الاستماع مشروع SETI على التلسكوب الراديوي MeerKAT نسق في جنوب أفريقيا بثلاثة أوامر ضخامة. في النهاية، إذا كانت الكائنات الفضائية موجودة بالفعل، فيمكننا الآن العثور عليها بشكل أسرع.
تم نشر النتائج في عدد نوفمبر 2023 من مجلة المجلة الفلكية.