سیگنال مرموز در صحرای استرالیا؛ بالاخره حقیقت آشکار شد!

در جریان حل یک معمای جالب، پژوهشگران آمریکایی به روشی دست یافته‌اند که می‌تواند نویز رادیویی تولیدشده توسط انسان را بهتر از سیگنال‌های فضایی تفکیک کند.

ما انسان‌ها در امواج رادیویی بسیار پرصدا هستیم. از این امواج برای انواع ارتباطات استفاده می‌کنیم، اما بسیاری از فناوری‌های ما نیز منبع این امواج هستند؛ از وسایل الکتریکی و خطوط انتقال نیرو گرفته تا سیستم جرقه‌زنی در خودروهای بنزینی. این موضوع گاهی منجر به مشکلات جالبی شده است، که معروف‌ترین آن احتمالاً فرستنده‌های مایکروویو بوده‌اند که سیگنال‌های عجیب‌وغریبی را در داده‌های تلسکوپ‌های رادیویی ایجاد کرده‌اند.

دانشمندان دانشگاه براون در آمریکا به‌تازگی سیگنال مرموز دیگری را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند به بهبود نجوم رادیویی منجر شود. این سیگنال از یک تلویزیون منشأ گرفته بود که به‌خودی‌خود تعجب‌برانگیز نیست، اما نکته عجیب این بود که آرایه میدان وسیع مرچیسون (Murchison Widefield Array) که این سیگنال را در سال ۱۳۹۲ در صحرای دورافتاده استرالیا شناسایی کرد، در منطقه‌ای قرار دارد که به‌عنوان «منطقه رادیویی آرام» تعیین شده است؛ یعنی منطقه‌ای که به‌شدت در برابر تداخل‌های رادیویی ناشی از فعالیت‌های انسانی محافظت می‌شود.

در این منطقه، هیچ وسیله‌ای که ممکن است امواج رادیویی منتشر کند، مجاز نیست. تمام تجهیزات درون ساختمان‌هایی با قفس فارادی قرار دارند، و خودروهایی که وارد این محدوده می‌شوند باید از موتور دیزلی استفاده کنند. اما باوجود این محدودیت‌ها، سیگنال تلویزیونی آشکارا از آسمان عبور می‌کرد!

فیزیکدان جاناتان پوبر از دانشگاه براون می‌گوید: «ناگهان متوجه شدیم، احتمالاً این سیگنال از یک هواپیما منعکس شده است.» به گفته او، پژوهشگران نزدیک به پنج سال این سیگنال‌ها را مشاهده کرده بودند و چند نفر پیشنهاد داده بودند که ممکن است این امواج تلویزیونی از هواپیماها منعکس شوند. اما حالا آن‌ها برای اولین بار می‌توانستند این نظریه را تأیید کنند.

در دنیای مدرن که فناوری به‌سرعت در حال گسترش است، تداخل امواج رادیویی روزبه‌روز بیشتر به چالشی در نجوم رادیویی تبدیل می‌شود. یکی از مشکلات اصلی، تعداد زیاد ماهواره‌هایی است که در مدار قرار می‌گیرند و برخی از آن‌ها امواج رادیویی را در محدوده‌ای منتشر می‌کنند که مخصوص تحقیقات نجومی است.

مناطق رادیویی آرام می‌توانند تجهیزات علمی را از تداخل امواج زمینی محافظت کنند، اما هیچ راهی برای مسدود کردن سیگنال‌های ارسالی از فضا وجود ندارد. پوبر هشدار می‌دهد: «نجوم با یک بحران جدی روبه‌رو است. نگرانی‌ها در حال افزایش است و حتی برخی گزارش‌ها نشان می‌دهند که ممکن است در آینده نزدیک، نجوم رادیویی باکیفیت دیگر امکان‌پذیر نباشد، زیرا امواج رادیویی ناشی از منظومه‌های ماهواره‌ای مزاحمت ایجاد می‌کنند. این مسئله برای تلسکوپ‌هایی مانند آرایه میدان وسیع مرچیسون که کل آسمان را به‌طور هم‌زمان رصد می‌کنند، به‌ویژه مشکل‌ساز است، زیرا هیچ راهی برای تغییر جهت این تلسکوپ‌ها به دور از ماهواره‌ها وجود ندارد.»

تا پیش از این، داده‌هایی که با امواج رادیویی ناشی از فعالیت‌های انسانی آلوده می‌شدند، معمولاً حذف می‌شدند، زیرا جداسازی این امواج بسیار دشوار بود. اما در آینده، این راهکار دیگر عملی نخواهد بود.

پوبر و همکارش، فیزیکدان جید دوشارم از دانشگاه براون، این ایده را مطرح کردند که اگر بتوانند سیگنال تلویزیونی منعکس‌شده از هواپیما را شناسایی کنند، شاید بتوانند روشی برای رهگیری این نوع تداخل‌ها و استخراج آن‌ها از داده‌های علمی توسعه دهند.

آن‌ها برای بررسی سیگنال ثبت‌شده توسط آرایه میدان وسیع مرچیسون، از چندین روش پردازش داده استفاده کردند. یکی از این روش‌ها «تصحیح میدان نزدیک» بود که بر اشیای نزدیک‌تر تمرکز بیشتری دارد، برخلاف مشاهدات معمول نجوم رادیویی که به اعماق فضا نگاه می‌کند. روش دیگر «تشکیل پرتو» (beamforming) بود که به اصلاح شکل موج‌های خمیده در میدان نزدیک کمک می‌کند.

با ترکیب این دو روش، پژوهشگران توانستند منبع سیگنال را شناسایی کنند: یک هواپیما که در ارتفاع ۱۱.۷ کیلومتری (۳۸,۴۰۰ فوت) و با سرعت ۷۹۲ کیلومتر در ساعت (۴۹۲ مایل در ساعت) در حال پرواز بود. آن‌ها حتی توانستند فرکانس سیگنال را شناسایی کنند که مربوط به یک کانال تلویزیونی دیجیتال متعلق به شبکه Seven استرالیا بود.

البته پژوهشگران نتوانستند مدل یا شماره پرواز این هواپیما را مشخص کنند، زیرا سوابق پروازهای عمومی به سال ۲۰۱۳ برنمی‌گردد. اما یافته‌های آن‌ها نشان داد که امکان استخراج امواج مزاحم رادیویی از داده‌ها وجود دارد و این موضوع می‌تواند از حذف اطلاعات علمی ارزشمند جلوگیری کند.

پوبر می‌گوید: «این یک گام کلیدی برای حذف تداخل‌های انسانی از داده‌های علمی است. با شناسایی و حذف دقیق منابع مزاحم، اخترشناسان می‌توانند حجم بیشتری از داده‌های خود را حفظ کنند، از اتلاف داده‌های ارزشمند جلوگیری کنند و شانس کشف‌های مهم را افزایش دهند.»

تنها گذر زمان نشان خواهد داد که این مشکل در آینده تا چه حد شدیدتر خواهد شد، اما کار دوشارم و پوبر نشان می‌دهد که شاید برای مدتی، هنوز راهی برای نجات نجوم رادیویی زمینی وجود داشته باشد.