브레이크스루 리슨

thumb|그린 뱅크 망원경은 외계 통신 탐색을 위해 프로젝트에서 사용하는 전파망원경 중 하나이다.
브레이크스루 리슨(Breakthrough Listen)은 지적 외계 통신을 탐색하는 천문학 프로젝트이다. 1억 달러의 자금 지원과 최첨단 시설에서 수천 시간의 전용 망원경 시간을 확보하여, 현재까지 외계 통신을 가장 포괄적으로 탐색하는 프로젝트이다. 이 프로젝트는 2016년 1월에 시작되었으며, 10년 동안 계속될 것으로 예상된다. 이는 유리 밀너의 브레이크스루 이니셔티브 프로그램의 구성 요소이다. 브레이크스루 리슨의 과학 프로그램은 캘리포니아 대학교 버클리의 천문학과에 위치한 버클리 SETI 연구 센터를 기반으로 한다.

이 프로젝트는 그린 뱅크 천문대와 파크스 천문대의 전파 관측, 그리고 자동 행성 탐색기의 가시광선 관측을 사용한다. 이 프로젝트의 목표는 100만 개의 가까운 별과 100개 은하의 중심부를 포함한다. 프로젝트에서 생성된 모든 데이터는 대중에게 공개되며, 일부 데이터 분석에는 SETI@home (BOINC)이 사용된다. 첫 번째 결과는 2017년 4월에 발표되었으며, 6개월마다 추가 업데이트가 예상된다.

 개요 
이 프로젝트는 별과 은하에서 전파 신호와 레이저 전송을 검색하여 외계 문명의 흔적을 발견하는 것을 목표로 한다. 전파 신호 탐색은 북반구의 그린 뱅크 망원경과 남반구의 파크스 망원경에서 수행된다. 그린 뱅크 망원경은 세계에서 가장 큰 방향 전환 가능한 전파망원경이며, 파크스 망원경은 남반구에서 두 번째로 큰 방향 전환 가능한 전파망원경이다.

이 전파망원경들은 이전 탐색보다 10배 더 넓은 하늘을 커버하고 1-10 GHz 범위 전체, 즉 전파가 우주원이나 지구 대기에 의해 가려지지 않는 소위 "조용한 영역"을 스캔한다.

이 전파망원경들은 5 파섹 이내의 별에서 "지구 누출" 수준의 전파 전송을 감지할 수 있을 만큼 민감하며, 가장 가까운 1,000개 별에서 일반 항공기 레이더와 동일한 출력의 송신기를 감지할 수 있다. 그린 뱅크 망원경은 2016년 1월에, 파크스 망원경은 2016년 10월부터 작동을 시작했다. 중국의 FAST 전파망원경 또한 2016년 10월 브레이크스루 이니셔티브와 협력하여, 추가 관측 및 분석을 위한 유망한 새로운 신호의 신속한 공유를 포함한, 공동 탐색을 시작했다.

광학 레이저 전송 탐색은 릭 천문대의 자동 행성 탐색기에 의해 수행된다. 이 망원경은 25 조 마일 (4.25 광년) 떨어진 별에서 100와트 레이저를 감지할 수 있는 감도를 가지고 있다.

 발표 
thumb|right|물리학자 스티븐 호킹은 브레이크스루 리슨에 대한 공개 지지 서한에 공동 서명한 과학자 중 한 명이다.
브레이크스루 리슨은 2015년 7월 20일 (아폴로 11호 달 착륙 기념일) 런던의 왕립학회에서 밀너에 의해 대중에게 발표되었다. 이 행사에는 탐지 가능한 외계 문명의 수를 추정하는 드레이크 방정식으로 알려진 프랭크 드레이크와 수백 개의 외계 행성을 찾는 데 도움을 준 천문학자 제프 마시와 같은 과학자들이 참석했다. 이 발표에는 물리학자 스티븐 호킹을 포함한 여러 과학자들이 공동 서명한 공개 서한이 포함되어 외계 생명체 탐색을 강화할 것을 지지했다. 공개 발표에서 호킹은 말했다:

 중요성 
이 프로젝트는 현재까지 외계 통신에 대한 가장 포괄적인 탐색이다. 이 프로젝트는 이전의 SETI 프로젝트가 1년에 생성한 만큼의 데이터를 하루 만에 생성할 것으로 추정된다. 이전 프로그램과 비교하여 전파 탐사는 하늘의 10배, 전파 스펙트럼의 최소 5배 이상을 커버하며 100배 더 빠르게 작동한다. 광학 레이저 탐사 또한 역사상 가장 깊고 광범위한 탐사이다.

캘리포니아 대학교 버클리의 버클리 SETI 연구 센터 소장인 앤드루 시미온은 "우리는 일반적으로 1년에 망원경에서 24-36시간을 얻었지만, 이제 우리는 최고의 기기에서 1년에 수천 시간을 얻게 될 것입니다... 이것이 얼마나 큰 일인지 과장하기 어렵습니다. 이것은 혁명입니다."라고 설명한다.

 목표 
2016년 4월 현재, 북반구의 그린 뱅크 전파망원경을 이용한 전파 탐색 목표는 다음과 같다.
 5 파섹, 또는 16.3 광년, 또는 103만 천문단위, 또는 이내의 모든 43개 별
 50 pc, 또는 163 ly, 또는 1,030만 au, 또는 이내의 모든 스펙트럼 유형의 1000개 별
 100만 개의 근처 별
 나선 은하, 타원 은하, 왜소은하 및 불규칙 은하를 포함한 100개 이상의 근처 은하의 중심 지역
 특이한 별: 20개의 백색왜성, 20개의 중성자별, 20개의 블랙홀
파크스 전파망원경은 1-4 GHz 범위에서 남반구의 유사한 목표를 커버하고 은하평면과 중심부도 커버할 것이다.

자동 행성 탐색기의 목표는 그린 뱅크 전파 탐색의 목표와 밀접하게 일치하지만, 망원경의 훨씬 작은 시야로 인해 약간의 조정이 이루어진다.

망원경이 관측하는 동안 그린 뱅크 전파망원경과 자동 행성 탐색기의 현재 목표는 버클리 SETI 연구 센터에서 실시간으로 볼 수 있다.

2017년 1월, 이 프로젝트는 초기 목표를 발표했는데, 이는 가장 가까운 60개의 별과 각 스펙트럼 유형의 가장 가까운 대표자 1649개의 별이다. 초기 목표에는 모든 형태학적 유형의 은하를 커버하는 123개의 은하도 포함된다.

2019년 10월, 브레이크스루 리슨이 NASA의 초대형 행성 탐사 위성 (TESS) 팀 과학자들과 협력할 것이라고 발표되었다. TESS가 발견한 천 개 이상의 새로운 행성이 테크노시그니처를 스캔할 것이다. 이 탐색은 리슨의 주요 시설 (그린 뱅크 및 파크스 망원경, 미어캣, 자동 행성 탐색기)과 파트너 시설 (VERITAS, NenuFAR, FAST, 머치슨 광역 배열, 아일랜드와 스웨덴의 LOFAR 기지, 조드럴 뱅크 천문대, e-MERLIN, 켁 천문대, 사르데냐 전파망원경, 그리고 앨런 망원경 간섭계)을 사용할 것이다. 리슨 시설로 TESS 행성을 목표로 하는 것 외에도 TESS 광도 곡선 자체는 거대 구조로 인한 이상 현상을 탐색할 것이다.

 브레이크스루 리슨 이색 목록 
브레이크스루 리슨 이색 목록은 "관측 가능한 우주의 '모든 것'을 포함하도록" 선택된 700개의 목표 목록이다. 여기에는 혜성부터 은하, 평범한 물체부터 가장 희귀하고 격렬한 천체 현상까지 포함된다.

이 목록에는 네 가지 유형의 목표가 있다.
 "원형: 알려진 모든 종류의 천체(현실적인 관측 목표를 제시하기에는 너무 일시적인 것을 제외하고)를 적어도 하나씩 포함하는 목록이다. 행성과 위성, 모든 생명 주기의 별, 크고 작은 은하, 고요한 성단과 불타는 퀘이사 등이 모두 포함된다."
 "최상급: 가장 극단적인 특성을 가진 물체. 여기에는 가장 뜨거운 행성, 비정상적으로 높거나 낮은 금속 함량을 가진 별, 가장 먼 퀘이사 및 가장 빠르게 회전하는 펄사, 가장 밀도가 높은 은하와 같은 예가 포함된다."
 "이상: 현재 만족스럽게 설명되지 않는 수수께끼 같은 목표. 예를 들어, 기이한 어두워지는 행동을 보이는 유명한 "타비의 별"; 2017년 지구 근처를 지나간 성간 물체인 오우무아무아; 단 몇 나노초 동안 지속되는 설명할 수 없는 광학 펄스; 그리고 외계 거대 구조의 폐열로 설명될 수 있는 과도한 적외선 복사를 가진 별들."
 긍정적인 결과를 산출할 것으로 예상되지 않는 제어 표본.

 데이터 처리 
가능한 신호를 찾기 위해 전파 관측을 분석하려면 모든 가능한 신호 유형을 커버하기 위한 집중적인 데이터 분석이 필요하다. 심층적인 탐색을 수행하기 위해 그린 뱅크 망원경의 데이터 레코더가 크게 업그레이드되었다. 이 시스템은 초당 24GB의 데이터로 6 GHz의 대역폭을 기록하며, 이는 전파 천문학에서 가장 높은 데이터 전송률 기록 시스템 중 하나이며, 가까운 미래에 그 기능을 두 배로 늘릴 계획이다. 이 데이터가 기록되면 64개의 GTX 1080 GPU가 있는 컴퓨팅 클러스터를 사용하여 신호를 분석한다. 원시 데이터는 장기 저장을 위해 더 낮은 해상도로 축소되지만, 이 축소된 데이터조차도 연간 약 1 페타바이트에 달한다.

브레이크스루 리슨 프로젝트에서 생성된 모든 데이터는 대중에게 공개될 것이다. 데이터는 이니셔티브의 오픈 데이터 아카이브에 업로드되며, 모든 사용자는 소프트웨어 분석을 위해 이를 다운로드할 수 있다. 브레이크스루 이니셔티브는 사용자가 데이터를 이해하고 분석하는 데 도움이 되는 오픈 소스 소프트웨어를 개발 중이며, 이는 UCBerkeleySETI 아래 깃허브에서 사용할 수 있다.

데이터는 SETI@home (BOINC) 자원봉사 컴퓨터 네트워크에서도 처리되며, 첫 번째 데이터 배치는 2016년 4월 SETI@home에 제공되었다.

 자금 지원 
이 프로젝트는 유리 밀너가 공동 설립한 재단으로부터 1억 달러의 자금을 지원받는다. 이 자금의 3분의 1은 망원경 시간 구매에 사용될 것이다. 지금까지 이 프로젝트는 향후 5년간 그린 뱅크 망원경 시간의 약 20%, 파크스 망원경 시간의 25%에 대한 계약을 체결했다. 또 다른 3분의 1은 잠재적 신호를 수신하고 처리하기 위한 새로운 장비 개발에 사용될 것이며, 마지막 3분의 1은 천문학 직원 고용에 사용될 것이다.

 프로젝트 리더십 
프로젝트 리더는 다음과 같다.
 프랭크 드레이크, SETI 연구소 명예 회장; 캘리포니아 대학교 산타크루즈 천문학 및 천체물리학 명예 교수; 국립 천문학 및 전리층 센터 설립 소장; 코넬 대학교 전 골드윈 스미스 천문학 교수.
 앤 드리앤, NASA 보이저 보이저 성간 메시지 크리에이티브 디렉터; 코스모스 스튜디오 공동 설립자 및 CEO; 에미상 및 피바디상 수상 작가 겸 프로듀서.
 마틴 리스, 왕립 천문학자, 트리니티 칼리지 펠로우; 케임브리지 대학교 우주론 및 천체물리학 명예 교수.
 앤드루 시미온, 버클리 SETI 연구 센터 소장.
 댄 워티머, SETI@home 프로젝트 공동 설립자 및 수석 과학자; SERENDIP 소장; CASPER 책임 연구원.
 피트 워든, 브레이크스루 상 재단 회장.

 결과 
 2017년 4월, 프로젝트는 1.1–1.9 GHz (L 밴드) 주파수에서 692개의 근처 별 관측을 다룬 첫 번째 결과 세트를 발표했다. 이 관측에는 유의성 기준을 통과한 11개의 이벤트가 포함되었지만, 모두 무선 주파수 간섭과 일치하는 것으로 결론지어졌다. 관측 요약 및 관련 원시 데이터는 온라인에 게시되었다. 프로젝트는 약 6개월마다 업데이트된 결과를 계속 발표할 계획이다.

이 프로젝트는 더 낮은 주파수 범위에서 시작했는데, 이는 기록 및 처리가 더 쉽기 때문이며, 궁극적으로 1.15 GHz에서 93 GHz까지의 넓은 주파수 범위에서 관측할 계획이다.
 2017년 8월 30일, 브레이크스루 리슨은 약 30억 광년 떨어진 왜소은하에서 오는 15개의 전파 폭발 시리즈를 포착했다고 밝혔다. 브레이크스루 리슨 연구원들은 소스가 외계 생명체일 가능성을 아직 배제할 수 없다고 말했다. 전파 방출은 웨스트버지니아의 그린 뱅크 망원경에 의해 감지되었다. 소스는 이미 알려진 FRB 121102이지만, 최신 발견에서는 활동이 크게 달랐다.
 2017년 12월, 브레이크스루 리슨은 비정상적으로 길쭉한 모양의 성간 천체인 오우무아무아를 관측하여 전파 방출 징후를 찾았다. 1.1–11.6 GHz 범위의 주파수에서 8시간 이상 관측했지만, 방출은 감지되지 않았다.
 2018년 12월, 보야지안의 별에서 레이저 빛 방출을 탐색하기 위해 자동 행성 탐색기를 사용했다. 이 망원경은 이 거리에서 24MW 레이저를 감지할 수 있을 만큼 민감하다. 여러 후보가 확인되었지만, 추가 분석 결과 지구에서 오는 것이며 별에서 오는 것이 아니라는 결론이 나왔다.
 2020년 1월, 근처 별 (<150 파섹 거리)에 대한 예비 결과가 발표되었는데, 3.95-8.00 GHz 대역에서 지상에 필적하는 인공 송신기의 긍정적인 감지는 없었다. 또한, 식 방법으로 지구 감지가 가능한 영역에 있는 252개 근처 별 중 최소 8%는 탐사에서 찾는 종류의 100% 듀티 (인공) 송신기를 가지고 있지 않다는 결론이 나왔다.

 2020년 12월, 2019년 4월과 5월에 982.002 MHz의 협대역 신호가 포착되었으며, 이는 행성의 움직임과 일치하는 주파수 변화를 보였다고 보고되었다. 변조는 감지되지 않았다. 이 신호는 센타우루스자리 프록시마 방향에서 발생한 것으로 보인다. 이 신호는 브레이크스루 리슨 후보 1 (BLC1)이라는 이름이 붙여졌다. , 연구원들은 여전히 지상 간섭을 배제하기 위해 노력하고 있었는데, 이를 가장 가능성 있는 원인으로 간주했다. 한 연구원은 이를 와우! 신호와 "동급"이라고 불렀다.
 2022년 5월, 브레이크스루 리슨은 와우! 신호에 대한 첫 번째 표적 탐색을 수행했다. 이는 그린 뱅크 망원경과 SETI 연구소의 앨런 망원경 간섭계 간의 첫 번째 협력이었다. 관측은 그린 뱅크에서 1시간, ATA에서 35분, 동시에 10분 동안 진행되었다. 테크노시그니처 후보는 발견되지 않았다.

 같이 보기 

 외계 지능과의 소통
 
 20광년 이내의 가장 가까운 별과 갈색 왜성 목록
 외계 행성계 과학 넥서스
 오하이오 주립 대학교 전파 천문대
 공공 데이터, 오픈 소스 소프트웨어
 외계의 지적생명탐사
 SETI 연구소

 각주 

 외부 링크 
 브레이크스루 리슨, 브레이크스루 이니셔티브 웹사이트
 버클리 SETI 연구 센터, 버클리 SETI 연구 센터 웹사이트

분류:외계의 지적생명탐사