在澳大利亚沙漠中检测到的奇怪信号之谜终于解开

人为信号是射电天文学中的一个大问题。

在解开一个奇怪的谜团的过程中，美国研究人员现在想出了一种可以更好地过滤我们自己的技术无线电噪声来自太空信号。

我们人类是大声在无线电波中.当然，我们用它来进行各种通信;但是，我们的大部分技术都是一个来源，从电器和电源线到汽油动力汽车的火花隙点火。

这偶尔会导致一些有趣的问题，最著名的也许是微波炉在射电望远镜数据中产生令人费解的信号.美国布朗大学的科学家最近发现了另一个令人费解的信号——它可能导致射电天文学的改进。

信号本身来自电视。这不是令人费解的部分。令人费解的是，Murchison 宽场阵列这使得 2013 年在澳大利亚偏远的沙漠中检测到的是一个指定的无线电静音区，大片区域被严密锁定，以防止人为无线电干扰。

该区域不允许使用任何可以泄漏无线电波的东西。这些设施都位于法拉第笼建筑内。任何驶入该区域的汽车都需要使用柴油发动机。然而，这里有一个电视广播信号，划过天空，随你喜欢的那样大胆。

“然后它打击了我们，”物理学家乔纳森·波伯 （Jonathan Pober） 说布朗大学的。“我们说，'我敢打赌，信号是从飞机上反射回来的。'我们已经看到这些信号将近五年了，有几个人认为它们是反映电视广播的飞机。我们意识到我们实际上可能能够一次证实这个理论。

在我们这个技术日益发达的世界中，射频干扰在射电天文学中变得越来越难以避免。最大的潜在问题之一是在数千个星座中发射的卫星数量庞大。研究表明，其中一些卫星是在天文学保留的范围内泄漏无线电波.

地面无线电静音区可以保护仪器免受地面产生的干扰;但目前，没有办法阻止来自 Overhead 的信号。

“天文学正面临生存危机，”Pober 解释说.“人们越来越担心——甚至一些报告——由于卫星星座的干扰，天文学家可能很快就无法进行高质量的射电观测，正如我们所知。这对于像默奇森宽视场阵列这样的望远镜来说尤其具有挑战性，因为它可以同时观察整个天空。没有办法将我们的望远镜对准远离卫星。

以前，任何受人为无线电干扰污染的数据都会被简单地丢弃，因为隔离和提取污染信号太难了。但展望未来，这种解决方案是站不住脚的。

Pober 和他的同事、布朗大学的物理学家 Jade Ducharme 认为，如果他们能找到一种方法来隔离从经过的飞机反射的电视信号，他们就可能能够开发出一种跟踪干扰信号的方法——提取干扰信号并回收可用射电天文数据所需的工具。

为了表征 Murchison 宽场阵列检测到的信号，研究人员使用了多种方法来优化数据。第一个是近场校正，这与射电望远镜通常进行的深空观测相反，它对附近的物体进行了更强的聚焦。

第二种是波束成形，这是一种锐化 Murchison 宽场阵列接收到的弯曲近场信号的技术。

总之，这些技术使研究人员能够将信号源确定为一架飞机，该飞机以 11.7 公里（38,400 英尺）的高度和每小时 792 公里（492 英里）的速度巡航。他们甚至缩小了广播来源的范围——该频率与澳大利亚 Seven Network 使用的数字电视频道有关。

然而，他们无法确定肇事飞机的身份，因为公开的飞行日志没有追溯到 2013 年。但该团队能够得出的结论表明，可以从数据中提取无线电干扰，从而保留可能具有科学价值的观测结果，否则这些观测结果将被废弃。

“这是从数据中减去人为干扰的关键一步，”Pober 说.“通过准确识别和消除干扰源，天文学家可以保留更多的观测结果，减少令人沮丧的数据丢失，并增加获得重要发现的机会。”

只有时间才能证明问题在未来几年会变得多么严重。但 Ducharme 和 Pober 的工作表明，地面射电天文学可能还有一条前进的道路，至少在一段时间内是这样。

该研究已发表在澳大利亚天文学会的出版物.

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