Astronomen zijn onlangs een grootschalige zoektocht gestart naar radiosignalen van buitenaardse beschavingen op de beroemde exoplaneet K2-18b, die ongeveer 124 lichtjaar verwijderd is van de aarde. De resultaten vonden geen verdachte kunstmatige smalbandige radio-emissies, maar het verbeterde de technische mogelijkheden van de toekomstige zoektocht naar buitenaardse intelligentie (SETI) aanzienlijk.

K2-18b bevindt zich in het sterrenbeeld Leeuw en draait rond een rode dwergster in de bewoonbare zone van de ster. Het is een van de meest intensief bestudeerde exoplaneten van de afgelopen jaren. Waarnemingen tonen aan dat de atmosfeer van de planeet rijk is aan kooldioxide en methaan, een combinatie die het een populaire kandidaat maakt voor een ‘Hycean-planeet’ – een soort wereld met een dikke, waterstofrijke atmosfeer en mogelijk een mondiale vloeibare oceaan eronder. Dit kenmerk maakt K2-18b ook tot een van de doelwitten die door SETI-onderzoekers worden gevolgd.

Bij de laatste waarneming gebruikte het wetenschappelijke onderzoeksteam de Carl Jasper Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico, VS, en de MeerKAT-radiotelescoop in Zuid-Afrika. Beide instrumenten zijn momenteel een van de krachtigste radiotelescopen op aarde. Deze gezamenlijke monitoringoperatie is ook vrij zeldzaam in termen van observatieregelingen. De hardware is echter slechts een deel van het werk. In de radioastronomie is de software die wordt gebruikt om de gegevens te zeven en te filteren net zo cruciaal, omdat een groot aantal signalen die door telescopen worden ontvangen afkomstig zijn van menselijke activiteiten op aarde en door middel van complexe algoritmen moeten worden onderscheiden van potentiële hemelse signalen.

In deze studie gebruikte VLA het Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster-systeem en MeerKAT gebruikte het Breakthrough Listen User Supplied Equipment (BLUSE)-systeem, momenteel belangrijke hulpmiddelen voor het screenen van "verdachte signalen" tegen massale achtergrondruis. Het opzetten van de screeninglogica is echter nog steeds de verantwoordelijkheid van de onderzoekers. Het artikel vermeldde dat het team vijf beperkingen oplegde aan de gegevensverwerking om mogelijke ‘technosignaturen’ uit miljoenen signalen te vinden.

Ten eerste voerden de onderzoekers radiofrequentie-interferentie (RFI)-afscherming uit op frequentiebanden waarvan bekend is dat ze ernstig worden beïnvloed door terrestrische radio-interferentie, en elimineerden ze alle signalen die binnen deze frequentiebanden vielen; als wordt aangenomen dat buitenaardse beschavingen deze frequenties ‘toevallig’ gebruiken, moeten mensen mogelijk radiotelescopen op de achterkant van de maan inzetten om elkaar echt te kunnen horen. Ten tweede gebruikte het team het Doppler-effect voor screening: signalen die zich tussen planeten voortplanten zouden een duidelijke frequentieafwijking moeten vertonen als gevolg van relatieve beweging, dus elk signaal met vrijwel geen Doppler-verandering wordt beschouwd als afkomstig van de aarde zelf en wordt direct geëlimineerd.

In termen van signaal-ruisverhouding (SNR) heeft het onderzoeksteam een ​​controversiële keuze gemaakt: het elimineren van signalen met een SNR lager dan 10 of hoger dan 100. Deze strategie helpt zeer zwakke valse alarmen en sterke instrumentartefacten uit te sluiten die gewoonlijk alleen in een enkele antenne verschijnen, maar heeft ook het potentieel om echte, maar relatief zwakke buitenaardse signalen helemaal uit te filteren. Bij het onderzoek werd ook gebruik gemaakt van multibundelanalyse: de telescoop vormde meerdere 'bundels' in de lucht, waarvan er één direct op K2-18b was gericht en de andere ergens anders heen. Als het signaal van de planeet kwam, zou het alleen moeten verschijnen in de straal gericht op K2-18b, terwijl aardse interferentie vaak in meerdere bundels tegelijk verscheen.

Een andere mogelijke methode is 'transitfiltering': als het signaal van de planeet zelf komt, zou het tijdelijk moeten verdwijnen tijdens de fase waarin de planeet de ster verduistert. Omdat er tijdens dit observatievenster echter geen "secundaire transit" van K2-18b plaatsvond, werd deze controle niet daadwerkelijk mogelijk gemaakt.

Na het toepassen van de hierboven beschreven meerdere filters rapporteert het team dat hoewel er miljoenen potentiële signalen werden gedetecteerd in het hele observatievenster, geen enkele door alle filters ging en uiteindelijk geen smalbandige kunstmatige radio "technische signatuur" vond die kon worden toegeschreven aan K2-18b. Dit resultaat kan enigszins teleurstellend zijn voor degenen die buitenaardse beschavingen verwachten te ‘horen’, maar voor de wetenschap is dit precies het proces dat nodig is om vooruit te komen.

Door het planetenstelsel grondig te scannen en “geen detecties” te bevestigen, kon het onderzoeksteam een ​​“bovengrens” stellen aan het vermogen van de zenders die mogelijk in het systeem aanwezig zijn. Het artikel wijst erop dat als er beschaving is, het radiozendvermogen op zijn minst niet significant sterker zal zijn dan dat van grondfaciliteiten zoals de ingestorte Arecibo-radar in Puerto Rico. Met andere woorden, de andere partij gebruikt geen enorme radio-"vuurtoren" die dit niveau ver overschrijdt om luid naar het universum te schreeuwen.

Het belangrijkste resultaat is dat dit werk een ‘proof of concept’ is voor het geautomatiseerde filtersysteem. De miljoenen signaalrecords die worden gegenereerd in de gezamenlijke waarnemingen van VLA en MeerKAT zijn bijna onmogelijk te vertrouwen op handmatige inspectie één voor één, en de algoritmen en softwareprocessen die in dit onderzoek worden gedemonstreerd, leggen de basis voor toekomstige grootschalige zoekopdrachten. Wanneer grotere radiofaciliteiten, zoals de Square Kilometre Array, in gebruik worden genomen, zullen deze technologieën onderzoekers helpen potentiële signalen van buitenaardse beschavingen efficiënt te screenen uit de grotere stroom aan gegevens.

Het onderzoeksteam wees erop dat, hoewel K2-18b momenteel nog steeds "stil" is, het vermogen van de mens om het universum te monitoren voortdurend verbetert. Zodra het intelligente leven daar of in andere werelden begint te ‘spreken’, zullen mensen voor het eerst beter in staat zijn deze oproepen uit de diepten van het universum op te vangen. De relevante resultaten zijn gepubliceerd op het preprint-platform arXiv in de vorm van een artikel met de titel "Narrow-band technische handtekening zoeken naar de Hycean kandidaat-planeet K2-18b met behulp van VLA en MeerKAT."