天体観測用遺物 | Big Ear Telescope: Wow! の詳しい説明信号6EQUJ5、エイリアンが送信したのでしょうか?

著者: ハットン (サイエンスボイス知識ライティングトレーニングキャンプの学生) & ワン・ジエ

ジェリー・エーマンとワオ！ 1977年8月19日のシグナルは、多くのアメリカ人にとってはただの普通の蒸し暑い日だったかもしれないが、ジェリー・エーマンにとっては非常に特別な日だった。[1]その晩、仕事を終えた彼はコーヒーを淹れてゆっくりと座り、データが詰まった長い紙テープを取り出して、興味深く読み始めた。彼は、親しみを込めて「ビッグイヤー」と呼ばれているオハイオ州立大学の電波望遠鏡のデータを調べていた。

画像: ジェリー・エーマン (中央)、出典: bigear.org

1970 年代には、観測データは画面に表示されるのではなく、長い紙テープ上に印刷されていました。ボランティアとして、紙テープに記録されたデータを分析することが、エマンさんの生活の一部になっています。しかし、ほとんどの場合、テープ上の文字は、その内容とまったく同じように、密集しているが意味がなく、背景の雑音以外の何ものでもありませんでした。

おお！信号 (出典: bigear.org)

エマンは自分が何本のテープを見たか思い出せなかった。突然、文字列が彼の視界に現れた。彼はもう一度見たものを確認するために目を大きく見開き、思わず「すごい！」と叫んだ。

この紙テープには、3日前の8月15日の望遠鏡観測データが記録されています。 10:16 の位置には 6 つの文字 (6EQUJ5) があります。この文字列は普通の人にとっては普通に見えるかもしれませんが、エマンにとっては非常に珍しいものです。彼はただぼんやりとそこに立ち、頭の中であらゆる可能性が渦巻いていた。すべてのアイデアの中で、最も実現可能性が低いけれども、最も刺激的なアイデアが 1 つあります。エマンはこの考えを広めることに少し不安を感じたが、その考えは心の奥底から湧き上がり続け、抑えることができなかった。それで、この文字列は何を意味するのでしょうか?まずこれらの文字の意味を理解しましょう。

詳細な説明: 6EQUJ5 テープ上の文字と数字には、実際には信号の強度を表す 1 つの意味しかありません。最も低い強度 1 はバックグラウンド ノイズを表し、強度 10 は文字 A で表され、強度 11 は文字 B で表されます。文字 Z は強度 35 を表します。

信号テープでは、強度が 5 を超える信号はまれです。 1 と 2 の数字の海の中に、6EQUJ5 の文字列が突然現れ、異常に「突然」に見えました。信号強度Uはバックグラウンドノイズより30標準偏差高く、これはこの望遠鏡の観測史上の最大値でもある[2]。

6EQUJ5 は 6 つの文字で構成され、各文字は 12 秒の持続時間、合計 72 秒を表しますが、これは信号が 72 秒だけ持続したことを意味するわけではありません。望遠鏡は地上に固定され、地球とともに回転するため、地球外からの信号を最大72秒間しか監視できません。この文字列に対応する信号は、非常に標準的な逆ベル型の強度変化を示しており、地球外から来ていることを示しています。

6EQUJ5 信号強度の変化 (出典: wiki)

明確にする必要があるもう 1 つの点は、望遠鏡の監視周波数が 1.42 GHz であることです。この周波数は天文学者にとって特別な意味を持っています。これは中性水素原子のエネルギーレベルの変化によって生成される電磁スペクトル線であるため、「水素バンド」と呼ばれます（この周波数に対応する波長は約 21 cm であるため、水素バンドは 21 cm 線とも呼ばれます）。水素は宇宙で最も豊富な基本元素であるため、水素バンドは天文学において幅広い用途に使用されています。多くの科学者は、もし異星文明が人類と接触しようとしていたら、これが最も可能性の高い恒星間通信周波数の 1 つであると考えています。

エマンは異星文明からのメッセージがどのようなものかを何度も想像していたが、目の前の信号はまさに彼の空想と一致していた。エマンは興奮を抑えられなかった。彼は震える手で紐を回しながら「わあ！」と書きました。その横に赤いペンで書きます。エーマンがそれを赤くマークした瞬間から、「ワオ！信号」とそれを発見したオハイオ州立大学の電波望遠鏡（「ビッグイヤー」望遠鏡）は、SETI（地球外知的生命体探査）の歴史に永遠に記録されました。

写真: ジェリー・エーマン、何年も後の姿 (出典: setileague.org)

地球外文明を探索する SETI プログラムは、宇宙からの電磁波を監視し、知的文明からの信号を発見することで、地球外文明を探索する信頼性の高い方法です。

1959年、アメリカの物理学者フィリップ・モリソンとジュゼッペ・コッコーニはネイチャー誌に「星間通信の探査」と題する論文を発表し、地球外文明の探索に最適な周波数は水素帯域であると提唱した。

人類史上初の地球外文明探査の正式な計画は、有名なアメリカの天文学者フランク・ドレイク（1930年-）によって組織され実行され、「オズマ計画」と呼ばれました。

写真: ドレイク

1960 年 4 月のある日、ドレイクは 1.42 GHz の周波数を使用して、国立電波天文台の新しい 26 メートルの直径の望遠鏡を 10 光年離れた恒星イータ パラスに向けました。数分のうちに、信号を記録するために使用された装置が紙の上を必死に引っ掻き、望遠鏡に接続されたスピーカーが一連の音を発し始めた。ドレイクは唖然とした。彼は捜索開始直後にこのような強い信号を発見した。エイリアンを見つけるのはそんなに簡単なのでしょうか？明らかに、それはそれほど単純ではありませんでした。数日後、その信号は飛行機から発信されたものであることが確認された。さらに調査を進めると、これは実際には軍が行っていた秘密の実験であったことが判明した[3]。

合計4か月、約150時間の断続的な観測で、彼は誤解を招く航空機以外には貴重な信号を発見しませんでした。最初のオズマプロジェクトは何の成果も生みませんでしたが、その後もさまざまな SETI プロジェクトが次々と登場し、止まることはありませんでした。

1971年、NASAは研究に資金を提供し、多くの建設的な提案を含む報告書を作成し、1,500個の皿アンテナを備えた電波望遠鏡アレイの構築を推奨しました。これは「サイクロプス計画」と呼ばれ、1990年代まで小規模に継続されました。

1973年、米国のオハイオ州立大学は新たなSETI計画を提案し、この計画を実行に移したのが、今日のプログラムの主役である「ビッグイヤー」電波望遠鏡でした。まずはこの望遠鏡を紹介しましょう。

なぜ「ビッグイヤーズ」と呼ばれるのでしょうか?第二次世界大戦後、レーダー技術の民間利用により電波天文学が活発に発展し、大口径の電波望遠鏡が数多く登場しました。代表的なものとしては、英国の76メートルのジョドルバンク電波望遠鏡、オーストラリアの64メートルのパークス電波望遠鏡、米国の305メートルのアレシボ望遠鏡などが挙げられます。それらと比較すると、オハイオ州立大学の天文学者ジョン・D・クラウス（1910-2004）が設計・製作した電波望遠鏡は、非常に「ニッチ」なものに思えます。高価で技術的に複雑な他の望遠鏡とは異なり、この望遠鏡は、少ない費用で素晴らしい成果を達成する、シンプルだが単純ではない構造コンセプトを採用しています。

1955年、クラウスは斬新な電波望遠鏡の計画を提案した。回転する放物面または球体を受信機として使用し、空のさまざまな方向を向けることができる従来の電波望遠鏡とは異なり、この望遠鏡は固定された放物面反射面をアンテナとして使用します。これは、製造が比較的容易なだけでなく、非常に優れたコスト管理も可能にします。パラボラ反射面は動かせないが、方向調整可能なもう一つの平面反射面により、地球の自転に合わせて北緯63度から南緯36度までの広大な空を観測することができ、直径52.5メートルの球面と同等の感度を非常に低コストで実現している。コストを削減するために、望遠鏡の模型の製作、鉄骨の形状の設計、溶接など、建設作業の多くはクラウスの学生によって無償で行われました。これにより、わずか25万ドルのコストでプロジェクトを完了することができました[4]。

写真: クラウス

1962年に望遠鏡が完成したとき、その範囲はフットボール競技場3つ分よりも広かった。この望遠鏡の全体的な外観は二段ベッドに非常に似ており、「ベッド面」と高低 2 つの「ベッドヘッド」で構成されています。中間層面の長さは152.4メートル、幅は110.4メートルです。アルミ板とコンクリートを混ぜて作った飛行機です。全体的に白色です。その主な機能は、弱い信号が地面に吸収されるのを防ぐことです。

「ベッド面」の両端には、高さの異なる 2 つの「ベッドヘッド」があります。高い方のベッドは長さ103.6メートル、高さ30.68メートルで、多くの二段ベッドが背もたれのために片方の端を傾けているのと同じように、地面に対して約45度の傾斜がついています。平らな反射面です。下端は長さ110.4メートル、高さ21.3メートルで、放物面状の反射面となっている。宇宙からの無線信号は、まず平面反射面に到達し、反対側の放物面反射面に反射され、その隣にあるスピーカー給電源に集束されて信号出力処理されます。遠くから見ると、2つの巨大な反射面が人間の耳のように見えるため、多くの人が愛情を込めて「ビッグイヤー望遠鏡」と呼んでいます。

画像: ビッグイヤー電波望遠鏡 (出典: bigear.org)

働き者の「ビッグ イヤー」 「ビッグ イヤー」望遠鏡は、建造された瞬間から忙しく働く運命にありました。当初、その主な任務は電波帯での天空観測を行うことでした。 1970年に、同研究所は約2万個の電波源のカタログを出版したが、そのうち約半数はこれまで発見されたことがなく、そのうち2つは当時知られていた最も遠い天体であった。

1973年以来、ビッグイヤー望遠鏡は地球外文明からの信号の探索にほとんどの時間を費やしてきました。自然に発生する電磁波信号と人工の電磁波信号には大きな違いがあります。自然信号は一般に周波数範囲が広く、人工信号は一般に周波数範囲が狭いです。地球外文明からの信号を探すには、多くの場合、複数の狭帯域周波数帯域で同時に情報を収集する必要があります。 1973年、ビッグイヤー望遠鏡は8チャンネル受信機を採用し、その後50チャンネルにアップグレードされ、1990年代以降には400万チャンネルに増加しました[5]。

望遠鏡の長期観測により、継続的なデータソースが提供されます。これらの自動生成されたデータは、肉眼で観察して分析する必要があります。多くの場合、古いデータが分析される前に新しいデータが到着します。膨大な量のデータから有用な情報を選別するのは、干し草の山から針を見つけるよりも困難です。密集した紙テープから疑わしい信号を見つけるのは、時間がかかり、面倒で、目も疲れる作業であり、時間が経つにつれて人々は簡単にイライラしてしまいます。なぜなら、誰もが、自分が期待していることは極めて低い確率の出来事であることを理解しているからです。したがって、100% の努力をしても、まったく報酬が得られない可能性があります。さらに残念なのは、1972年以降、米国国立科学財団がビッグイヤーの予算を削減し、データ解析が最大のボトルネックとなったことだ。しかし、Big Earsに無料でサービスを提供してくれるボランティアもたくさんいます。

ジェリー・エーマンもその一人です。彼はもともとオハイオ州立大学の助教授だったが、予算が削減された後、職も削減された。しかし、彼は今でもボランティアとしてビッグ・イヤーズで働いています。 1977 年 8 月 19 日、エマンはその文字列を見て興奮し、大きな叫び声「わあ！」を書きました。紙テープに。それ以来、この信号は「Wow!」と呼ばれるようになりました。信号。

「ワオ！信号」は強力かつ狭帯域で、観測された周波数は1.42GHzであり、これは地球外文明からの信号に関する科学者の推測と一致している。基本的には地球から来たものではなく、人工衛星でもなく、自然現象でもないと結論づけられます。いて座の球状星団M55の北西からやって来ます。

では、「Wow! シグナル」は異星文明からの挨拶なのでしょうか?残念ながら、この質問に対する普遍的に受け入れられる答えはまだありません。その後数か月間、エーマンはビッグイヤー望遠鏡を頻繁に使用して、同じ方向から繰り返される信号を探しました。 1987 年から 1989 年にかけて、オークリッジ天文台の科学者たちは META アレイを使用して次のような調査を行いました。 1995年、アメリカ国立電波天文台の12メートル電波望遠鏡もその答えを探し求めました。 21世紀には、米国の強力な超大型干渉電波望遠鏡（VLA）も複数の観測を実施しました[6]。数え切れないほどの科学者や天文学愛好家が同じ周波数で同じ方向に何度も試みてきましたが、その高強度の信号を再び受信できたことはありません。

「Wow! 信号」の起源については多くの仮説があります。例えば、エマン自身はかつて、それが地球からの信号であり、地球の低軌道上の破片によって反射されたものであるのではないかと推測したことがある。しかし、水素バンドは天文学的な保護周波数であり、人工的に生成される可能性は非常に低いため、この仮定は成り立ちにくい。さらに、計算では、宇宙ゴミがそのような信号を返す可能性は示されていません。 2017年、一部のアメリカの天文学者は、この信号は2つの彗星の水素雲によって生成されたと提唱したが、この仮説も他の天文学者によって強く反論された。

つまり、これまでのところ、「Wow!」という仮説をまだ否定することはできません。信号は地球外文明から来ている可能性があります。しかし、天文学の研究において、地球外文明の説明は、地球外からやってくる謎の信号に次いで最後になります。人類が宇宙の孤児ではないこと、そして地球文明が宇宙で唯一の知的文明ではないことを私たちは強く望んでいますが、科学は、すべての天文学者が望むような最も驚くべき結論を扱うために、最も厳密な証拠を使用することを私たちに要求します。

おお！興味深いことに、「Wow!信号」の有名さとともに、6EQUJ5の文字列も予想外に人気を博しました。それは象徴的な意味を持つシンボルとなり、人気曲のタイトルとなり、私がよく使うパスワードの一つとなりました。

ビッグイヤー望遠鏡は「ワオ！信号」で注目を集めていますが、静かな夜には必ず耳をすませて宇宙からの音を注意深く聞いていることを忘れてはなりません。ギネスブックに「地球外知的生命体を最も長く探査した望遠鏡」として登録されているこの望遠鏡は、数十年にわたる努力の甲斐あって、「ワオ！信号」発見のハイライトの瞬間を実現しました。 1998 年にビッグイヤー望遠鏡は解体され、元の場所はゴルフコースと住宅に転用されましたが、「ワオ! シグナル」とビッグイヤーによる地球外文明の探索の努力は忘れ去られることはありません。

地球は小さく、宇宙は広大ですが、私たちが勇気を持って努力し、熱心に探求する限り、たとえ望む答えが得られなくても、その過程で私たちは必ず多くの利益を得るでしょう。

出典 http://www.bigear.org/Wow30th/wow30th.htm

http://bigear.org/6equj5.htm

https://bolide.lamost.org/report/rep7.htm

http://www.bigear.org/kraus.htm

呉新吉。米国のビッグイヤー電波望遠鏡：400年の歴史を持つ空を見守る目、第24部[J]。宇宙探査、2004年、02:39-41。

https://en.wikipedia.org/wiki/Wow!_signal