在澳大利亞沙漠中檢測到的奇怪信號之謎終于解開

人為信號是射電天文學中的一個大問題。

在解開一個奇怪的謎團的過程中，美國研究人員現在想出了一種可以更好地過濾我們自己的技術無線電噪聲來自太空信號。

我們人類是大聲在無線電波中.當然，我們用它來進行各種通信;但是，我們的大部分技術都是一個來源，從電器和電源線到汽油動力汽車的火花隙點火。

這偶爾會導致一些有趣的問題，最著名的也許是微波爐在射電望遠鏡數據中產生令人費解的信號.美國布朗大學的科學家最近發現了另一個令人費解的信號——它可能導致射電天文學的改進。

信號本身來自電視。這不是令人費解的部分。令人費解的是，Murchison 寬場陣列這使得 2013 年在澳大利亞偏遠的沙漠中檢測到的是一個指定的無線電靜音區，大片區域被嚴密鎖定，以防止人為無線電干擾。

該區域不允許使用任何可以泄漏無線電波的東西。這些設施都位于法拉第籠建筑內。任何駛入該區域的汽車都需要使用柴油發動機。然而，這里有一個電視廣播信號，劃過天空，隨你喜歡的那樣大膽。

“然后它打擊了我們，”物理學家喬納森·波伯 （Jonathan Pober） 說布朗大學的。“我們說，'我敢打賭，信號是從飛機上反射回來的。'我們已經看到這些信號將近五年了，有幾個人認為它們是反映電視廣播的飛機。我們意識到我們實際上可能能夠一次證實這個理論。

在我們這個技術日益發達的世界中，射頻干擾在射電天文學中變得越來越難以避免。最大的潛在問題之一是在數千個星座中發射的衛星數量龐大。研究表明，其中一些衛星是在天文學保留的范圍內泄漏無線電波.

地面無線電靜音區可以保護儀器免受地面產生的干擾;但目前，沒有辦法阻止來自 Overhead 的信號。

“天文學正面臨生存危機，”Pober 解釋說.“人們越來越擔心——甚至一些報告——由于衛星星座的干擾，天文學家可能很快就無法進行高質量的射電觀測，正如我們所知。這對于像默奇森寬視場陣列這樣的望遠鏡來說尤其具有挑戰性，因為它可以同時觀察整個天空。沒有辦法將我們的望遠鏡對準遠離衛星。

以前，任何受人為無線電干擾污染的數據都會被簡單地丟棄，因為隔離和提取污染信號太難了。但展望未來，這種解決方案是站不住腳的。

Pober 和他的同事、布朗大學的物理學家 Jade Ducharme 認為，如果他們能找到一種方法來隔離從經過的飛機反射的電視信號，他們就可能能夠開發出一種跟蹤干擾信號的方法——提取干擾信號并回收可用射電天文數據所需的工具。

為了表征 Murchison 寬場陣列檢測到的信號，研究人員使用了多種方法來優化數據。第一個是近場校正，這與射電望遠鏡通常進行的深空觀測相反，它對附近的物體進行了更強的聚焦。

第二種是波束成形，這是一種銳化 Murchison 寬場陣列接收到的彎曲近場信號的技術。

總之，這些技術使研究人員能夠將信號源確定為一架飛機，該飛機以 11.7 公里（38,400 英尺）的高度和每小時 792 公里（492 英里）的速度巡航。他們甚至縮小了廣播來源的范圍——該頻率與澳大利亞 Seven Network 使用的數字電視頻道有關。

然而，他們無法確定肇事飛機的身份，因為公開的飛行日志沒有追溯到 2013 年。但該團隊能夠得出的結論表明，可以從數據中提取無線電干擾，從而保留可能具有科學價值的觀測結果，否則這些觀測結果將被廢棄。

“這是從數據中減去人為干擾的關鍵一步，”Pober 說.“通過準確識別和消除干擾源，天文學家可以保留更多的觀測結果，減少令人沮喪的數據丟失，并增加獲得重要發現的機會。”

只有時間才能證明問題在未來幾年會變得多么嚴重。但 Ducharme 和 Pober 的工作表明，地面射電天文學可能還有一條前進的道路，至少在一段時間內是這樣。

該研究已發表在澳大利亞天文學會的出版物.

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