[論文レビュー] SETI at X-ray Energies - Parasitic Searches from Astrophysical Observations

R. H. D. Corbet|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2016

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 25被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、X線連星や中性子星の既存の高エネルギー天体物理学的観測を活用して、X線エネルギー帯における寄生的SETIを提案している。これらは高光度および変調可能な放射を示すため、自然的または人工的なビーコンとして機能しうる。主な貢献は、先進文明がこれらのシステムを用いて検出可能な狭帯域またはパルス状のX線信号を送信する可能性があることであり、現在のX線望遠鏡、特に高時間分解能または高エネルギー分解能を持つものでは、追加コストなしにこのような信号を探索できる点にある。

ABSTRACT

If a sufficiently advanced civilization can either modulate the emission from an X-ray binary, or make use of the natural high luminosity to power an artificial transmitter, these can serve as good beacons for interstellar communication without involving excessive energy costs to the broadcasting civilization. In addition, the small number of X-ray binaries in the Galaxy considerably reduces the number of targets that must be investigated compared to searches in other energy bands. Low mass X-ray binaries containing neutron stars in particular are considered as prime potential natural and artificial beacons and high time resolution (better than 1ms) observations are encouraged. All sky monitors provide the capability of detecting brief powerful artificial signals from isolated neutron stars. New capabilities of X-ray astronomy satellites developed for astrophysical purposes are enabling SETI in new parameter regimes. For example, the X-ray Timing Explorer satellite provides the capability of exploring the sub-millisecond region. Other planned X-ray astronomy satellites should provide significantly improved spectral resolution. While SETI at X-ray energies is highly speculative (and rather unfashionable) by using a parasitic approach little additional cost is involved. The inclusion of X-ray binaries in target lists for SETI at radio and other wavebands is also advocated.

研究の動機と目的

• X線連星および中性子星が、高光度および変調可能な放射を示すため、銀河間通信の自然的または人工的ビーコンとしての可能性を検討すること。
• 主に電波帯に依存するSETIの限界を克服するため、特にX線帯を含む代替の電磁波帯を提案すること。
• X線SETIが、追加のハードウェアやミッションコストなしに、既存のX線天文学ミッションのデータを活用して寄生的に実施できることを示すこと。
• 複数の波長帯（電波、光）をカバーする標的SETI探索において、明るいX線源を組み込むことの重要性を主張すること。
• X線検出器の時間分解能およびエネルギー分解能の向上が、人工信号を自然な天体的変動から区別するための新しいパラメータ空間を開くことの意義を強調すること。

提案手法

• X線連星、特に低質量中性子星系の高時間分解能（1 ms未塔）X線観測を活用し、パルス状または変調された信号を検出すること。
• X線望遠鏡（例：X線時間測定探査機（XTE）やASCA）のアーカイブデータから、狭帯域でコherentなX線信号を系統的に探索すること。
• 全天スキャン装置（例：XTE全天モニタ）を活用して、孤立中性子星からの短時間で強力な遷移的信号を検出すること。
• 次世代検出器（例：マイクロカロリメータ、超伝導トンネル接合）の高エネルギー分解能を活用し、エネルギーバンドにおける人工的変調を同定すること。
• X線連星系における質量供給、ディスク遮蔽、放射再利用による人工的変調の可能性を調査すること。
• 既存の「オポチュニティ目標」プログラムを活用し、人工的起源の可能性のあるX線遷移的天体に対して迅速な追跡観測を実施すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線連星は、高光度および変調可能な放射を示すため、銀河間通信のための実用的かつ自然的または人工的ビーコンとして適していると言えるか？
• RQ2 現在および将来のX線機器で検出可能な人工X線信号の種類（パルス状、狭帯域、遷移的）は何か？
• RQ3 追加コストやハードウェアなしに、既存の天体物理学的X線ミッションにSETIを寄生的に統合する方法は何か？
• RQ4 高時間分解能および高エネルギー分解能能力が、自然な天体的変動と人工信号を区別するうえで果たす役割は何か？
• RQ5 中性子星の最小自転周期未満の周期を持つコherentなX線信号の検出は、人工的起源の強力な兆候となる可能性があるか？

主な発見

• X線連星、特に低質量中性子星系は、高光度および固有の変動性を示すため、自然的および人工的ビーコンとして有望である。
• 中性子星における重力エネルギーの変換は、効率的なX線放射を可能にし、人工的信号送信にとってエネルギー的に有利な条件を提供する。
• 1 ms未塔の高時間分解能観測は、中性子星の最小自転周期未塔の周期を持つ人工パルスを検出するために不可欠である。
• 7 keVで約20％のエネルギー分解能を示す既存のX線検出器（例：比例計数器）では、狭帯域人工信号を検出するには不十分であるが、次世代機器（例：マイクロカロリメータ）では検出能力が著しく向上する。
• XTEや将来の高分解能X線望遠鏡からの既存データを活用した寄生的SETIは、追加コストなしに人工信号検出のパラメータ空間を拡大できる。
• 複数波長帯（例：電波、光）のSETIキャンペーンにおいて明るいX線源を組み込むことで、X線連星が駆動する情報豊富なビーコンを検出する可能性が高まる。