[논문 리뷰] Laser Communication with Proxima and Alpha Centauri using the Solar Gravitational Lens

Geoffrey W. Marcy, Nathaniel K. Tellis외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 10. 19.

Space Science and Extraterrestrial Life참고 문헌 26인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 태양의 중력 렌즈(SGL) 초점 부위에서 프록시마 센타우리와 알파 센타우리 반대편으로부터 레이저 신호를 탐색하기 위해 0.25초 노출 시간을 가진 두 대의 목표 프리즘 망원경을 사용하였다. 프록시마 센타우리에 대해 88,000장, 알파 센타우리에 대해 47,000장의 노출를 수행했지만, 380–950 nm 범위에서 펄스형 또는 연속형 레이저 방출은 감지되지 않았으며, 550 AU 거리에 위치한 1미터의 회절제한 레이저에서 100 W의 감도 한계를 설정함으로써 고도화된 문명이 지구를 향해 전파를 보내지 않을 가능성을 뒷받침한다.

ABSTRACT

A search was conducted for laser signals, both sub-second pulses and continuous emission, from the regions of the sky opposite Proxima and Alpha Centauri. These regions are located at the foci of the gravitational lensing caused by the Sun, ideal for amplifying transmissions between our Solar System and those two nearest stellar neighbors. During six months in 2020 and 2021, 88000 exposures for Proxima Cen and 47000 exposures for Alpha Cen were obtained. No evidence was detected of light pulses or continuous laser emission in the wavelength range of 380 to 950 nm. We would have detected a laser having a power of just 100 Watts.

연구 동기 및 목표

• 태양의 중력 렌즈(SGL) 초점 부위에서 프록시마 센타우리와 알파 센타우리 반대편으로부터 단색 레이저 펄스 및 연속 방출을 탐색하기 위해.
• 고도화된 문명이 항성 간 통신을 위해 중력 렌즈 효과를 활용할 수 있으며, 이로 인해 지구를 향해 레이저 빔을 방출할 가능성이 있다는 가설을 검증하기 위해.
• 고시간 해상도 및 광역 스펙트로스코피를 활용한 지상 망원경을 통해 레이저 신호의 탐지 가능성을 평가하기 위해.
• 중력 렌즈 효과로 신호 증폭이 증가하는 천구 영역을 대상으로 하여 SETI에 기여하기 위해.
• 목표 프리즘 망원경을 사용한 비침습적 전천문 조사 방식으로 기술적 신호 탐지 가능성을 평가하기 위해.

제안 방법

• 0.25초 노출 시간을 가진 두 대의 목표 프리즘 스키모트 망원경을 사용하여 1초 미만의 레이저 펄스를 탐지할 수 있도록 하였다.
• 2도의 시야 범위에서 저해상도 스펙트로스코피를 적용하여 좁은 대역의 광학적 방출을 탐지하였다.
• 2020–2021년 6개월 간의 관측을 통해 프록시마 센타우리에 대해 88,000장, 알파 센타우리에 대해 47,000장의 노출를 확보하였다.
• CMOS 센서 이미지에서 380–950 nm 파장 범위의 단색 신호를 분석하였다.
• 지구에서 레이저 빔이 간섭된다고 가정할 경우, 550 AU 거리에 위치한 1미터 회절제한 레이저에서 100 W의 감도로 보정하였다.
• 이중 망원경 구성을 사용하여 반사광이나 기구적 오염에 의한 가짜 신호를 최소화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 태양의 중력 렌즈 초점 부위에서 프록시마 센타우리와 알파 센타우리 반대편으로부터 레이저 펄스 또는 연속 방출을 탐지할 수 있는가?
• RQ2 태양으로부터 550 AU 거리에 위치한 1미터의 회절제한 전송기에서 감지 가능한 최소 레이저 출력은 얼마인가?
• RQ3 감지되지 않은 신호의 부재는 외계 문명이 지구를 향해 전파를 보내지 않거나, 다른 통신 방식을 사용하고 있음을 의미하는가?
• RQ4 중력 렌즈 효과는 항성 간 레이저 신호의 탐지 가능성을 어떻게 향상시키며, 이를 표적 지향 SETI 탐색에 활용할 수 있는가?
• RQ5 이전의 전천문 조사가 비감지된 결과로 인해, 지속적인 레이저 방출을 배제할 정도로 어느 정도의 정도까지 가능성이 줄어드는가?

주요 결과

• 프록시마 센타우리에 대해 88,000장, 알파 센타우리에 대해 47,000장의 노출를 수행한 동안 380–950 nm 범위에서 펄스형 또는 연속형 레이저 방출은 감지되지 않았다.
• 이 조사에서는 태양의 중력 초점(550 AU)에 위치한 1미터의 회절제한 레이저 전송기에서 100 W의 감도 한계를 확보하였다.
• 이전의 고해상도 스펙트로스코피를 통한 프록시마 센타우리의 레이저 방출 비감지 결과(Marcy 2021)와 일치한다.
• 신호 부재는 잠재적인 항성 간 레이저 통신이 지구를 향해 의도적으로 방향을 돌리지 않거나, 우리의 시선과 겹치지 않는 광선 너비를 사용하고 있음을 시사한다.
• 이 결과는 기술적 신호가 공간의 소수의 부피에만 존재하거나, 지구 기반 탐지로부터 의도적으로 숨겨져 있을 수 있다는 가정을 뒷받침한다.
• 이 연구는 SETI에서 비감지 결과의 중요성을 강조하며, 이전의 전천문 조사가 넓은 천구 범위를 커버하고 있음에도 불구하고 지속적인 레이저 방출을 탐지하지 못했다는 점을 시사한다.