Astronomen haben kürzlich eine groß angelegte Suche nach Radiosignalen außerirdischer Zivilisationen auf dem berühmten Exoplaneten K2-18b gestartet, der etwa 124 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Die Ergebnisse ergaben keine verdächtigen künstlichen schmalbandigen Funkemissionen, verbesserten jedoch die technischen Möglichkeiten der zukünftigen Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) erheblich.

K2-18b befindet sich im Sternbild Löwe und umkreist einen Roten Zwergstern in der bewohnbaren Zone des Sterns. Er ist einer der am intensivsten untersuchten Exoplaneten der letzten Jahre. Beobachtungen zeigen, dass die Atmosphäre des Planeten reich an Kohlendioxid und Methan ist, eine Kombination, die ihn zu einem beliebten Kandidaten für einen „Hycean-Planeten“ macht – eine Art Welt mit einer dicken, wasserstoffreichen Atmosphäre und möglicherweise einem globalen flüssigen Ozean darunter. Diese Eigenschaft macht K2-18b auch zu einem der von SETI-Forschern beobachteten Ziele.

Bei der jüngsten Beobachtung nutzte das wissenschaftliche Forschungsteam das Carl Jasper Jansky Very Large Array (VLA) in New Mexico, USA, und das MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika. Beide Instrumente gehören derzeit zu den leistungsstärksten Radioteleskopen der Erde. Auch hinsichtlich der Beobachtungsvereinbarungen ist diese gemeinsame Überwachungsaktion recht selten. Allerdings ist die Hardware nur ein Teil der Aufgabe. In der Radioastronomie ist die Software, die zum Sieben und Filtern der Daten verwendet wird, ebenso entscheidend, da eine große Anzahl der von Teleskopen empfangenen Signale von menschlichen Aktivitäten auf der Erde stammen und durch komplexe Algorithmen von potenziellen Himmelssignalen unterschieden werden müssen.

In dieser Studie verwendete VLA das Commensal Open-Source Multi-Mode Interferometer Cluster-System und MeerKAT das BLUSE-System (Breakthrough Listen User Supplied Equipment), die derzeit wichtige Werkzeuge zum Screening „verdächtiger Signale“ aus massivem Hintergrundrauschen sind. Die Einrichtung der Screening-Logik liegt jedoch weiterhin in der Verantwortung der Forscher. In dem Papier wurde erwähnt, dass das Team der Datenverarbeitung fünf Einschränkungen auferlegte, um mögliche „Technosignaturen“ aus Millionen von Signalen zu finden.

Zunächst führten die Forscher eine Abschirmung gegen Funkstörungen (RFI) in Frequenzbändern durch, von denen bekannt ist, dass sie stark von terrestrischen Funkstörungen betroffen sind, und eliminierten alle Signale, die in diese Frequenzbänder fielen. Wenn man davon ausgeht, dass außerirdische Zivilisationen „zufällig“ diese Frequenzen nutzen, müssen Menschen möglicherweise Radioteleskope auf der Rückseite des Mondes aufstellen, um einander wirklich hören zu können. Zweitens nutzte das Team den Doppler-Effekt zum Screening: Signale, die sich zwischen Planeten ausbreiten, sollten aufgrund der Relativbewegung eine offensichtliche Frequenzdrift aufweisen, sodass jedes Signal mit nahezu keiner Doppler-Änderung als von der Erde selbst stammend angesehen und direkt eliminiert wird.

Im Hinblick auf das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) traf das Forschungsteam eine kontroverse Entscheidung: Signale mit einem SNR von weniger als 10 oder mehr als 100 zu eliminieren. Diese Strategie hilft, sehr schwache Fehlalarme und starke Instrumentenartefakte auszuschließen, die normalerweise nur in einer einzelnen Antenne auftreten, hat aber auch das Potenzial, echte, aber relativ schwache Fremdsignale insgesamt herauszufiltern. Die Studie verwendete auch eine Mehrstrahlanalyse: Das Teleskop erzeugte mehrere „Strahlen“ am Himmel, von denen einer direkt auf K2-18b gerichtet war und die anderen anderswohin zeigten. Wenn das Signal vom Planeten kam, sollte es nur in dem auf K2-18b gerichteten Strahl erscheinen, während terrestrische Interferenzen oft in mehreren Strahlen gleichzeitig auftraten.

Eine weitere mögliche Methode ist die „Transitfilterung“ – wenn das Signal vom Planeten selbst kommt, sollte es während der Phase, in der der Planet den Stern verdunkelt, vorübergehend verschwinden. Da in diesem Beobachtungsfenster jedoch kein „sekundärer Transit“ von K2-18b stattfand, war diese Prüfung eigentlich nicht aktiviert.

Nach der Anwendung der oben beschriebenen mehreren Filter berichtet das Team, dass, obwohl im gesamten Beobachtungsfenster Millionen potenzieller Signale erkannt wurden, keines alle Filter passierte und letztendlich keine „technische Signatur“ des schmalbandigen künstlichen Radios gefunden wurde, die K2-18b zugeordnet werden konnte. Dieses Ergebnis mag für diejenigen, die erwarten, außerirdische Zivilisationen zu „hören“, etwas enttäuschend sein, aber für die Wissenschaft ist dies genau der Prozess, der notwendig ist, um voranzukommen.

Durch gründliches Scannen des Planetensystems und die Bestätigung „keine Entdeckungen“ konnte das Forschungsteam eine „Obergrenze“ für die Leistung der möglicherweise im System vorhandenen Sender festlegen. Das Papier weist darauf hin, dass, wenn es dort eine Zivilisation gäbe, deren Funkübertragungsleistung zumindest nicht wesentlich stärker sein wird als die von Bodenanlagen wie dem eingestürzten Arecibo-Radar in Puerto Rico. Mit anderen Worten: Die andere Partei nutzt keinen riesigen Radio-„Leuchtturm“, der diesen Pegel weit überschreitet, um lautstark ins Universum zu rufen.

Das wichtigere Ergebnis ist, dass es sich bei dieser Arbeit um einen „Proof of Concept“ für das automatisierte Filtersystem handelt. Die Millionen von Signalaufzeichnungen, die bei den gemeinsamen Beobachtungen von VLA und MeerKAT generiert wurden, lassen sich kaum einzeln manuell prüfen, und die in dieser Studie demonstrierten Algorithmen und Softwareprozesse legen den Grundstein für zukünftige groß angelegte Suchen. Wenn größere Funkanlagen wie das Square Kilometre Array zum Einsatz kommen, werden diese Technologien Forschern dabei helfen, potenzielle Signale außerirdischer Zivilisationen effizient aus der größeren Datenflut herauszufiltern.

Das Forscherteam wies darauf hin, dass K2-18b zwar derzeit noch „ruhig“ sei, die Fähigkeit des Menschen, das Universum zu überwachen, jedoch ständig besser werde. Sobald intelligentes Leben dort oder in anderen Welten zu „sprechen“ beginnt, werden die Menschen zum ersten Mal besser in der Lage sein, diese Rufe aus den Tiefen des Universums zu erfassen. Die entsprechenden Ergebnisse wurden auf der Preprint-Plattform arXiv in Form eines Papiers mit dem Titel „Narrow-band Technical Signature Search for the Hycean Candidate Planet K2-18b Using VLA and MeerKAT“ veröffentlicht.