외계 행성 K2-18b는 외계 문명의 신호를 검색하지만 아직 '인공 전파'는 발견되지 않았습니다.

천문학자들은 최근 지구에서 약 124광년 떨어진 유명한 외계 행성 K2-18b에서 외계 문명의 무선 신호에 대한 대규모 검색을 시작했습니다. 그 결과 의심스러운 인공 협대역 무선 방출은 발견되지 않았지만 미래 외계 지능 탐색(SETI)의 기술적 역량이 크게 향상되었습니다.

K2-18b는 사자자리에 위치하고 있으며, 거주 가능 구역에 있는 적색 왜성 주위를 공전하고 있습니다. 이것은 최근 몇 년 동안 가장 집중적으로 연구된 외계 행성 중 하나입니다. 관찰에 따르면 이 행성의 대기에는 이산화탄소와 메탄이 풍부하며, 이러한 조합으로 인해 "하이케아 행성"(두꺼운 수소가 풍부한 대기와 그 아래 전 지구적인 액체 바다가 있는 유형의 세계)에 대한 인기 있는 후보가 되는 것으로 나타났습니다. 이러한 특성으로 인해 K2-18b는 SETI 연구원들이 모니터링하는 표적 중 하나가 되었습니다.

이번 관측에서 과학팀은 미국 뉴멕시코주의 칼 재스퍼 잰스키 초거대배열(VLA)과 남아프리카공화국의 미어캣 전파망원경을 활용했다. 이 두 장비는 현재 지구상에서 가장 강력한 전파 망원경 중 하나입니다. 이번 합동 감시 활동은 관측 준비 측면에서도 매우 드물다. 그러나 하드웨어는 작업의 일부일 뿐입니다. 전파 천문학에서는 데이터를 선별하고 필터링하는 데 사용되는 소프트웨어도 똑같이 중요합니다. 왜냐하면 망원경으로 수신된 수많은 신호는 지구상의 인간 활동에서 비롯되고 복잡한 알고리즘을 통해 잠재적인 천체 신호와 구별되어야 하기 때문입니다.

본 연구에서 VLA는 Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster 시스템을 사용했고 MeerKAT은 현재 대규모 배경 소음에서 "의심스러운 신호"를 선별하기 위한 핵심 도구인 Breakthrough Listen User Supplied Equipment(BLUSE) 시스템을 사용했습니다. 그러나 스크리닝 로직을 어떻게 설정하는지는 여전히 연구자들의 몫이다. 이 논문에서는 팀이 수백만 개의 신호에서 가능한 "기술 서명"을 찾기 위해 데이터 처리에 5가지 제약 조건을 적용했다고 언급했습니다.

먼저, 연구진은 지상 전파 간섭의 영향을 많이 받는 것으로 알려진 주파수 대역에 대해 무선 주파수 간섭(RFI) 차폐를 수행하고, 해당 주파수 대역에 속하는 모든 신호를 제거했습니다. 외계 문명이 이 주파수를 "우연히" 사용한다고 가정한다면, 인간은 서로의 소리를 실제로 듣기 위해 달 뒷면에 전파 망원경을 배치해야 할 수도 있습니다. 둘째, 팀은 스크리닝을 위해 도플러 효과를 사용했습니다. 행성 사이에 전파되는 신호는 상대 운동으로 인해 명백한 주파수 드리프트를 보여야 하므로 도플러 변화가 거의 없는 모든 신호는 지구 자체에서 오는 것으로 간주되어 직접 제거됩니다.

신호 대 잡음비(SNR) 측면에서 연구팀은 SNR이 10보다 낮거나 100보다 높은 신호를 제거하는 논란의 여지가 있는 선택을 했습니다. 이 전략은 일반적으로 단일 안테나에서만 나타나는 매우 약한 잘못된 경보와 강력한 계측기 인공물을 배제하는 데 도움이 되지만 실제이지만 상대적으로 약한 외계인 신호를 모두 필터링할 수 있는 가능성도 있습니다. 이 연구는 또한 다중 빔 분석을 사용했습니다. 망원경은 하늘에 여러 개의 "빔"을 형성했는데, 그 중 하나는 K2-18b를 직접 가리키고 다른 하나는 다른 곳을 가리켰습니다. 신호가 행성에서 왔다면 K2-18b를 겨냥한 빔에만 나타나야 하는데, 지상파 간섭은 동시에 여러 개의 빔에 나타나는 경우가 많았다.

또 다른 잠재적인 방법은 "통과 필터링"입니다. 신호가 행성 자체에서 오는 경우 행성이 별을 가릴 때 신호가 일시적으로 사라져야 합니다. 그러나 이 관찰 기간 동안 K2-18b의 "2차 통과"가 발생하지 않았기 때문에 이 확인은 실제로 활성화되지 않았습니다.

위에서 설명한 여러 필터를 적용한 후 팀은 관측 창 전체에서 수백만 개의 잠재적 신호가 감지되었지만 모든 필터를 통과한 신호는 없었으며 궁극적으로 K2-18b에 기인할 수 있는 협대역 인공 무선 "기술적 특징"을 발견하지 못했다고 보고했습니다. 이 결과는 외계 문명의 소리를 '듣기'를 기대하는 사람들에게는 다소 실망스러울 수 있지만, 과학의 경우 이것이 바로 앞으로 나아가는 데 필요한 과정입니다.

연구팀은 행성계를 철저하게 스캔하고 "탐지 없음"을 확인함으로써 시스템에 존재할 수 있는 송신기의 전력에 대한 "상한"을 설정할 수 있었습니다. 신문은 그곳에 문명이 있다면 적어도 푸에르토리코의 붕괴된 아레시보 레이더와 같은 지상 시설의 무선 송신 전력보다 크게 강하지는 않을 것이라고 지적합니다. 즉, 상대방은 이 수준을 훨씬 뛰어넘는 거대한 라디오 '등대'를 이용해 우주를 향해 큰 소리를 지르는 것이 아니다.

더 중요한 결과는 이 작업이 자동 여과 시스템에 대한 "개념 증명"이라는 것입니다. VLA와 MeerKAT의 공동 관측에서 생성된 수백만 개의 신호 기록은 일일이 수동 검사에 의존하는 것이 거의 불가능하며, 본 연구에서 입증된 알고리즘과 소프트웨어 프로세스는 향후 대규모 검색을 위한 기반을 마련합니다. Square Kilometer Array와 같은 대규모 무선 시설이 사용되면 이러한 기술은 연구자들이 더 큰 데이터 홍수에서 외계 문명의 잠재적인 신호를 효율적으로 선별하는 데 도움이 될 것입니다.

연구팀은 K2-18b가 현재는 여전히 '조용'하지만 인간의 우주 감시 능력은 지속적으로 향상되고 있다고 지적했다. 그곳이나 다른 세계의 지적 생명체가 "말하기" 시작하면 인간은 처음으로 우주 깊은 곳에서 오는 이러한 호출을 더 잘 포착할 수 있게 될 것입니다. 관련 결과는 사전 인쇄 플랫폼 arXiv에 "VLA 및 MeerKAT을 사용한 Hycean 후보 행성 K2-18b에 대한 협대역 기술 서명 검색"이라는 제목의 논문 형식으로 게재되었습니다.