一颗行星发出的无线电信号最初可能是尖锐窄峰（左），但恒星周围的等离子体风会将其变成更宽、更弱的信号（右）。图片来源：Vishal Gajjar

本报讯 美国非营利机构“搜寻地外文明研究所”（SETI研究所）的一项研究表明，人类搜寻地外智慧生物的工作可能面临着一个意想不到的挑战——影响系外行星周围环境的恒星活动，会大幅增加探测外星无线电信号的难度。相关研究成果近日发表于《天体物理学杂志》。

SETI研究所的多数项目都将目标锁定在频带极窄的无线电信号上，因为这类信号基本不会由宇宙自然现象产生。但研究人员发现，即便外星文明发出了这类信号，它们在离开母星系统前可能就被扭曲了。

数十年来，SETI研究所的天文学家一直在寻找无线电频率中的尖锐窄峰信号，认为这是先进技术存在的标志。科学家的设想是，一个外星信号发射器会生成高度集中的信号，能轻易从宇宙自然背景噪声中区分出来。

新的研究揭示了这种方法存在的一个关键漏洞。即便一个外星文明发射出完美的窄带无线电信号，在穿过母星周围的空间环境后，它也会彻底改变之前的样子。天文学家早已考虑过无线电波穿越星际空间时产生的各类衰减、偏移效应，而这项研究考察了离信号源头更近的地方发生的情况。

恒星风中的等离子体密度波动，再加上日冕物质抛射这类恒星爆发事件，会在信号发源地附近改变无线电波。这些效应会使信号能量在更宽的频段范围内传播，抹去现有观测手段所依赖的尖锐窄峰。

论文作者、SETI研究所的Vishal Gajjar表示：“当前的SETI搜索通常针对极窄信号进行优化。如果一个信号被所在的母星环境拓宽了，哪怕它真实存在，其强度也会低于设备探测的下限。这或许有助于解释我们在技术特征搜索中看到的一些‘无线电静默’。”

为了量化这种波形拓宽的程度，研究团队选取了一个太阳系内现成的数据来源，即各类深空探测器发出的无线电信号。他们利用太阳系探测器的观测数据，校准了湍流等离子体对窄带无线电信号的影响规律，然后再将这些测算模型应用至各类恒星环境，以推算相同的过程对来自其他恒星系统周围的信号的影响。最终，研究人员搭建出一套实用的计算框架，能够估算在不同类型的恒星周围和不同观测频段下信号会扩大多少，特别是在一些恒星活动剧烈、空间天气扰动频繁的恒星系统中。

这一结论可能会影响SETI研究所的恒星目标筛选与观测策略。研究显示，大约占银河系中所有恒星75%的M型红矮星，最容易在窄带无线电信号逃出恒星系统前将其拓宽。

研究人员因此建议，未来的观测设备需提升对宽带信号的识别灵敏度，不能只局限于传统项目重点搜寻的极窄特征信号。

论文作者、SETI研究所的Grayce C. Brown说：“我们量化了恒星活动重塑窄带信号的规律，据此可以重新设计观测方案，匹配实际到达地球的信号特征，而不仅仅是外星文明可能发射的信号。”（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae3d33