新的系外行星研究为寻找电技术特征设定了更清晰的界限

在《天文学杂志》上发表的一项新研究中，研究人员利用已知的系外行星种群，并推断到更大、未知的系外行星种群，以便为行星对 ETI 信号的影响设定更好的阈值(外星智慧生物)。先前建议的由行星围绕其主恒星运动引起的“漂移率”贡献阈值是 200 nHz。在这项工作中，主要作者 Megan Grace Li 和她的团队发现，对于 99% 的已知系外行星情况，53 nHz 就足够了，而对于没有已知行星的恒星，这个值下降到仅为 0.44 nHz。这些由数据驱动的建议漂移率阈值的显着降低将大大节省计算时间，从而提高未来 SETI(搜寻外星智慧生物)活动的效率。

Megan Grace Li 是 UCLA SETI 的博士生，作为国家科学基金会本科生研究经验实习生，在伯克利 SETI 研究中心的突破性聆听项目中进行了这项研究。李说：“这项工作可以更深入地了解来自系外行星的地外传输信号可能是什么样子，不仅可以提供技术特征搜索的参数空间，还可以提供对检测到的信号的可能解释。”

由于多普勒效应，当地球上的观察者看到时，从遥远的系外行星发送到地球的电信号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，该频移也会随着时间而变化。这种移频效应称为“漂移率”。当救护车呼啸而过时，在地球上也能观察到类似的效果——报器的音调随着它接近而变高，然后随着它远离而变低。

在 SETI 搜索中寻找来自系外行星的潜在电信号时，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。

李论文的第一部分重点关注宇航局系外行星档案馆(NEA)的系外行星。Li 在此过程中计算了 5300 多个已知系外行星的轨道漂移率分布，创建了一个工具，研究人员可以使用该工具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 nHz 以内。

Sofia Sheikh 博士是 SETI 研究所的 NSF MPS-ASCEND 博士后研究员，与 Li 进行指导和合作，并共同撰写了这项工作。在之前的一篇论文中，Sheikh 发现系外行星系统在最极端的情况下表现出高达 200 nHz 的漂移率，并建议将此作为阈值。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，而且还考虑了所有已知系统的平均或最可能的漂移率。“这些结果意味着，在许多情况下，漂移率非常低，以至于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实信号，”谢赫说。

李论文的后半部分模拟了“去偏见”的系外行星群体，这些群体可能更好地代表星系中任何随机样本中的系外行星特征，而不仅仅是最明显的系外行星。例如，已知的行星往往具有“边缘”轨道，因为这些系统最容易使用两种最常见的行星寻找技术(凌日法和径向速度法)来检测。然而，与观察者视线随机“倾斜”或成角度的行星相比，边缘轨道的漂移率也高得多。李模拟了一个去偏差的系外行星群，超越了近地天体中常见的边缘轨道情况，并纠正了其他观测偏差(例如近地天体中距离恒星特别近的系外行星的偏差)。研究小组发现，任何随机恒星的漂移率仅为 0.44 nHz，就足以捕获来自任何轨道系外行星的 99% 的假设信号。

搜索两倍的漂移率(例如，高达 2 nHz 而不是 1 nHz)需要两倍的低漂移率计算量。这项新研究将建议的限制降低了 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)，将显着减少不必要的计算，并允许未来的 SETI 科学家微调漂移率参数在他们的搜索中，以更好地匹配他们正在观察的特定系统。

这些新的、更窄的最大漂移率范围代表了在探测来自技术上可行的外星生命的潜在电信号方面的显着效率增益。

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