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物理与天文学院天文菁英班本科生在国际权威期刊发表论文

发布时间:2022-11-02 点击量:

 近日,物理与天文学院2019级天文菁英班本科生李健康以第一作者身份在国际权威期刊The Astrophysical Journal(美国《天体物理学报》)上发表学术论文,在地外文明信号搜寻的漂移率研究方面取得新进展。

 在搜寻地外文明信号的研究中,由于地球之外信号的发射器和接收器之间有相对运动,来自地外的窄带信号会因此产生多普勒漂移。非零的漂移率在地外文明信号搜寻的相关程序中是一个非常重要的参数,决定了搜寻效率和发现候选信号的可能性。

 在之前的研究中,几乎不考虑行星椭圆轨道公转的不对称性以及角速度的非匀速性,漂移率则因观测时间较短而当作常数处理,因此频率漂移被看作是线性漂移。

 该研究工作考虑了行星椭圆轨道公转的不对称性以及角速度的非匀速性后,利用开普勒方程的贝塞尔函数的解,对地球—系外行星之间的相对运动造成的漂移率进行计算,并以三颗潜在的宜居系外行星:TRAPPIST-1 g、 Kepler-438 bProxima Centauri b为例,计算了这三颗行星上发射的信号的最大漂移率。

 该工作还对射电干涉阵列、宇宙飞船上的信号、来自银河系中心的信号以及人类的射频干扰进行了讨论,提出了新的地外文明信号的判别方法,即非对称的类正弦信号曲线,需要长时间的连续观测。在短周期的观测中,该方法计算得到的结果也可以被看作是线性的。

图一:模拟短周期观测所得的线性漂移信号。


 该工作的研究方法同样适用于未来射电干涉阵列的观测,并且还可以运用曲线之间的振幅差,以及相位差的判别方法,来判别是否存在地外文明信号。因此,对未来利用FAST阵列、SKA等大型望远镜阵列进行地外文明的搜寻有着重要的科学意义。

图二:望远镜阵列中因几何延迟造成的地外文明信号相位差以及

不同纬度造成的振幅差。


 论文通讯作者为北京师范大学张同杰教授,北京师范大学本科生赵海辰、博士研究生陶振钊及云南大学的孙晓辉教授为共同作者。研究工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划及云南大学天文学一流学科建设项目资助。

 全文链接:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac90bd