سیگنالهای تلویزیونی سرگردان برای پنج سال است که آرایهی وسیع مرچیسون را آزار میدهند.
آسمان پر از تداخل فرکانس رادیویی (RFI) است، اما به لطف دو ستارهشناس که یک پخش تلویزیونی سرگردان را که از یک هواپیمای عبوری بازتاب شده بود، ردیابی کردند، ممکن است روش جدیدی برای حذف برخی از سیگنالهای سرگردانی که تلسکوپهای رادیویی ما را آزار میدهند، پیدا شود.
جاناتان پوبِر از دانشگاه براون در ایالت رود آیلند آمریکا در بیانیهای گفت: “ستارهشناسی با بحران وجودی مواجه است.” برای مثال، ماهوارهها آسمان را شلوغ کردهاند. دفتر امور فضای ماورای جو سازمان ملل تا خرداد ۱۴۰۲ تعداد ۱۱,۳۳۰ ماهواره را در مدار زمین شمارش کرده است و از آن زمان بسیاری دیگر نیز به فضا پرتاب شدهاند. بیشتر این ماهوارهها برای انتقال انواع مختلف ارتباطات از طریق امواج رادیویی طراحی شدهاند. این مسئله برای جامعهی ستارهشناسی مشکلی بزرگ ایجاد کرده است.
پوبِر گفت: “نگرانیها و حتی برخی گزارشها وجود دارد که ممکن است ستارهشناسان به زودی نتوانند مشاهدات رادیویی با کیفیت بالا انجام دهند، زیرا تداخلهایی از سوی گروههای ماهوارهای ایجاد میشود.”
این مشکل بهویژه برای تلسکوپهایی مانند آرایهی وسیع مرچیسون (MWA) در غرب استرالیا اهمیت دارد که پوبِر سرپرستی علمی آن در آمریکا را بر عهده دارد. MWA شامل ۴۰۹۶ آنتن است که برای شناسایی امواج رادیویی با فرکانس پایین بین ۷۰ تا ۳۰۰ مگاهرتز طراحی شدهاند و اطلاعاتی از دورهی یونیزاسیون مجدد جهان، زمانی که اولین ستارگان و کهکشانها شکل میگرفتند، دریافت میکنند.
اما از آنجا که MWA تمام آسمان را یکباره مشاهده میکند، “هیچ راهی برای هدایت تلسکوپهای ما از ماهوارهها وجود ندارد” پوبِر گفت. به دلیل تصادفی بودن RFI و دشواری ردیابی چنین سیگنالهایی به منابع خود، مدلسازی تداخل بهگونهای که بتوان آن را فیلتر کرد، تبدیل به یک وظیفه تقریباً غیرممکن شده است. معمولاً، مجموعه دادههای آلوده به RFI بهسادگی دور انداخته میشوند – اما این کار منجر به از دست رفتن بسیاری از دادهها میشود. با این حال، مورد یک سیگنال تلویزیونی سرگردان به ستارهشناسان امید داده است که ممکن است راهی برای نجات برخی از این دادهها وجود داشته باشد.
آرایهی وسیع مرچیسون در داخل یک منطقهی ۳۰۰ کیلومتری بدون تداخل رادیویی قرار دارد، اما این تلسکوپ به طور مداوم پخشهای تلویزیونی را دریافت کرده است که نباید در این منطقه منتقل شوند. منشأ این پخشها یک معما بود. پوبِر گفت: “بعداً به ذهنمان رسید.” “گفتیم، احتمالاً سیگنال از یک هواپیما بازتاب میشود.” پوبِر و دانشجوی دکترای او، جید دوشارم از دانشگاه براون، برای اثبات فرضیهی هواپیما همکاری کردند.
برای انجام این کار، آنها دو تکنیک را برای ردیابی منشأ RFI ترکیب کردند: استفاده از “اصلاحات میدان نزدیک” که شامل متمرکز کردن تلسکوپ رادیویی بر روی اشیای تولیدکنندهی تداخل نزدیک است و “فرمدهی پرتو” که اساساً به تلسکوپ این امکان را میدهد که تمرکز خود را بر روی یک شیء خاص تقویت کند. از طریق ترکیب این دو تکنیک، پوبِر و دوشارم توانستند سیگنال تلویزیونی را به یک هواپیمای در حال حرکت در ارتفاع ۱۱.۷ کیلومتری (۳۸,۴۰۰ فوت) و با سرعت ۷۹۲ کیلومتر در ساعت (۴۹۲ مایل در ساعت) ردیابی کنند.
آنها حتی متوجه شدند که این سیگنال در باند فرکانسی استفادهشده توسط کانال تلویزیونی دیجیتال استرالیا ۷ پخش میشود. این سیگنال در جایی خارج از منطقهی بدون تداخل رادیویی پخش میشد و از بدنهی هواپیما بازتاب میشد. شناسایی منبع RFI دروازهای برای مدلسازی تداخل باز میکند تا الگوی آن شناسایی شود و در نهایت فیلتر شود و دادهها همچنان برای ستارهشناسان قابل استفاده باقی بماند.
پوبِر گفت: “این یک گام کلیدی بهسوی امکانپذیر کردن حذف تداخلهای ساختهشده توسط انسان از دادهها است.” “با شناسایی و حذف دقیق تنها منابع تداخل، ستارهشناسان میتوانند مشاهدات خود را حفظ کرده، از از دست رفتن دادههای آزاردهنده جلوگیری کنند و شانس کشفهای مهم را افزایش دهند.”
ردیابی منبع RFI به یک هواپیمای عبوری تنها اولین گام بود. گام بعدی یادگیری نحوهی حذف سیگنالهای مشابه از دادههای نجومی است. سپس هدف این است که این تکنیک را گسترش دهیم تا نه تنها سیگنالهای تلویزیونی بازتابشده از هواپیماها را شناسایی و حذف کنیم، بلکه سیگنالهای ماهوارهها را نیز از آسمان پاک کنیم.
با این حال، با توجه به تعداد زیاد ماهوارهها، این کار چالش بسیار بزرگتری است. با این حال، از دیدگاه پوبِر، اصلاح سیگنالها یک کار ضروری است اگر قرار باشد نجوم رادیویی زنده بماند. او گفت: “ما هیچ چارهای نداریم جز اینکه در تکنیکهای بهتر تحلیل دادهها سرمایهگذاری کنیم تا تداخلهای ساختهشده توسط انسان را شناسایی و حذف کنیم.” تحلیل پوبِر و دوشارم در مورد نحوهی ردیابی سیگنال تلویزیونی سرگردان به هواپیما در ۲۴ بهمن در مقالهای در مجلهی Publications of the Astronomical Society of Australia منتشر شد.
