E.T., Telefon Föld! Az óriás rádióteleszkóp idegen jeleket hallgathat

Vörös törpe csillag Gliese 581

A csillagászok figyelték a Gliese 581 vörös törpe csillag körüli bolygórendszer jeleit, mindössze 20,3 fényévnyire, de nem hallottak mást, csak földi interferenciát. (Kép jóváírása: ESO)



Ez egy jövőkép volt a földönkívüli intelligencia keresésének, aminek soha nem kellett volna lennie. 1971-ben a NASA Ames Kutatóközpontja, a SETI két nagy súlyújának-Hewlett – Packard Barney Oliver és a NASA élettudományi főnöke, John Billingham-irányításával három hónapos műhelyt szponzorált a SETI nagyszabású koordinálására.



Miközben megalapozta a SETI számára az elkövetkező évtizedekben követendő események nagy részét, például az 1420 és 1666 MHz közötti „vízlyuk” létezését, azt is vizsgálta, hogy mit tehet a SETI, formálisan a Földönkívüli intelligencia keresése és az erőforrások nem voltak választhatóak. A három hónap végére kidolgozták a Project Cyclops projektet, amely részletes terveket készített a rádiós edények hatalmas tömbjére, összesen ezer darabra, mindegyik edény 100 méteres átmérőjű, összesen 20 négyzetkilométeres gyűjtőterülettel. . Cyclops képes lett volna hallani a leghalkabb suttogást, az ET legcsendesebb zúgolódását, amely képes volt felvenni a szélsőséges szivárgást a civilizációjukból, vagy megsüketülni a szándékos jelzőberendezés harsogó jelétől.

A küklopsz természetesen sohasem épült; soha nem volt szándékában. Inkább gondolatkísérlet volt, egy pillantás arra, hogy mi lehetséges, ha SETI tudósok volt carte blanche, hogy felépítsenek, amit csak akarnak. Valójában a 100 méteres edények csaknem a legnagyobbak, amelyeket építhetünk, mielőtt szerkezetileg instabillá válnak. Ezek drágák is, de ravasz rádiós tudósok felismerték, hogy számos kisebb és olcsóbb rádióedény összekapcsolása az interferometria néven ismert eljárással olyan kombinált gyűjtési területet hozhat létre, amely egyenlő vagy nagyobb, mint ezek az edények, és sokkal hatékonyabban.



Mint ilyen, ma a rádiócsillagászat új korszakának küszöbén állunk, amely olyan lendületet adhat a SETI -nek, amellyel fel kell fedeznie, hogy nem vagyunk egyedül. [ 10 legvadabb kísérlet az idegenekkel való kapcsolatfelvételre ]

Ismerje meg a négyzetkilométeres tömböt

Májusban bejelentették, hogy a Négyzetkilométeres tömb (SKA) - egy több ezer rádióantenna ambiciózus hálózata - mind Dél -Afrikában (a szomszédos országokon kívül), mind Ausztráliában székelne. Feltéve, hogy a finanszírozás megvan, az első fázis építése 2016 -ban, a második szakasz 2019 -ben kezdődik, és az egész projekt 2024 -re fejeződik be.



Dél-Afrika kapja a legtöbb rádióedényt, egyenként 15 méter átmérővel, célzott megfigyelésekhez, míg Ausztráliában az alacsony frekvenciájú antennák és a középfrekvenciás fázissoros edények lesznek a szélesebb körű felmérési munkákhoz. Ez nem egészen a Project Cyclops méretaránya, de összességében az SKA mérete továbbra is óriási, a kezdeti alapvonalakkal (a teleszkópok közötti legszélesebb távolság az interferométerben; minél hosszabb az alapvonal, annál nagyobb a szögfelbontás) több száz kilométer . A második fázis ezt 3000 kilométerre bővíti. Igazi rádióantenna -erdő két különböző kontinensen, a csillagokat hallgatva.

Míg a Cyclops-ot SETI-dedikált tömbnek tervezték, amelyre más csillagászati ​​projektek is támaszkodhatnak, az SKA a tükörkép, amely eszköz elsősorban a semleges hidrogén keresésére a korai világegyetemben, a pulzusok és a fekete lyukak kibocsátásának vizsgálatára és a kozmikus mágnesesség feltárására. . Pedig az élet és az eredet keresése soha nem volt távol az SKA prioritásaitól, a tervek szerint a fiatal csillagok körüli bolygóképző por korongok belsejét vizsgálják, hogy megkeressék az élet építőköveit ezeken a bolygóépítési udvarokon.

Van még SETI és annak lehetősége, hogy az SKA véletlenszerűen találkozik egy másik világból származó mesterséges rádiójelekkel. Tehát szívesen látnák a SETI kísérleteket az SKA -n, esetleg más csillagászati ​​kísérleteken, különös költség nélkül malackozást, mint a SETI az Arecibo esetében?



Ez igen, mondta Michiel van Haarlam, az SKA ideiglenes főigazgatója. Még nem próbára tették, de mindenképpen mérlegelik - magyarázta. Ez szerepel a tudományos esetek listáján, így azt hiszem, ott lesz, versengve az összes többi javaslattal.

Egy művész benyomása az SKA 15 méteres ételeiről, a Tejútra bámulva.

Egy művész benyomása az SKA 15 méteres ételeiről, a Tejútra bámulva.(Kép jóváírása: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions.)

E.T., telefonálj a Földre!

Tehát mit tehet a SETI az SKA -n? Elég annyit mondani, hogy az idegen kereséseket ritkán kísérelték meg nagyon hosszú alapvonalon. Gyakran előfordul, hogy a SETI -t egyetlen edényen végezték, és ha interferometriát alkalmaztak, például az Allen Telescope Array -n (ATA), akkor ez meglehetősen rövid alapvonalakkal lokalizálható, de a nagyon hosszú kiindulási interferometria (VLBI) egyre divatosabb . Hogyan működik a SETI? távcsövek ekkora?

A SETI veszélye a televízió és rádió, mobiltelefonok, keringő műholdak és repülőtéri radarok földi interferenciája. Ennyi távcső hosszú alapvonal -tömbjével ilyen széles földterületen megvalósítható -e minden interferencia felszámolása?

Kiderült, hogy nem kell, mondta Hayden Rampadarath, az ausztráliai Perth -i Nemzetközi Rádiócsillagászati ​​Központ munkatársa. Egy SETI VLBI kísérletet vezetett, hogy meghallgassa a Gliese 581 rendszert - egy vörös törpét, amely legalább négy földi bolygó körül kering - az ausztráliai hosszú távú tömb három távcsöve segítségével. A kísérletről szóló jelentés, amelyet a The Astronomical Journal -ban kell közzétenni, leírja, hogy annak ellenére, hogy nem érkeznek földönkívüli jelek, a rendszer észlelt és sikeresen azonosított 222 földi eredetű keskeny és szélessávú jelet.

Az egyes távcsövek nagy, több száz -ezer kilométeres elválasztása miatt ugyanazt a rádiófrekvenciás interferenciát általában csak egy vagy két távcső látja, és mint ilyen, nem korrelál egymással - mondta Rampadarath. Ez azonban néha nem igaz, és az interferencia, amely korrelál, ehelyett geometriai késleltetést - és ebből adódóan fáziskésleltetést - tapasztalna, amely a távcsövek egy részénél korábban érkező rádiókibocsátás miatt következik be.

Ezt a fáziskésleltetést lehet használni a szélsőséges emisszió kizárására - a lényeg az, hogy az SKA hosszú kiindulási interferometriájának nem kell aggódnia a földi jelek interferenciája miatt, ezért a tömb kiváló eszköz a célzott SETI műveletekhez.

A művész benyomása az SKA alacsony frekvenciájú antennáiról, amelyek Ausztráliában lesznek.

A művész benyomása az SKA alacsony frekvenciájú antennáiról, amelyek Ausztráliában lesznek.(Kép jóváírása: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions)

Földönkívüli interferencia

Míg az interferenciánk akadályozza a SETI -t, a földönkívüli rádióinterferencia lehetőséget nyújthat.

Az SKA promóciós szakirodalma gyakran beszélt arról, hogy le lehet hallgatni az E.T. Saját földi rádiójeleit, és szépen megkerülheti azt a kérdést, hogy a földönkívüliek költenék -e az erőforrásokat arra, hogy szándékosan jelt sugározzanak nekünk.

A saját szélhámos rádiójeleink minden bizonnyal csaknem egy évszázada átjárják a teret, de gyengék, a fordított négyzet törvényét követve csökkennek a távolságtól; a SETI Intézet Seth Shostak korábban rámutatott, hogy a legközelebbi csillagnál, a 4,2 fényévre lévő Proxima Centauri-nál sem tudtuk érzékelni a rádiójeleinket a jelenlegi berendezésünkkel. Miben reménykedhetünk abban, hogy felfedezzük E.T. -nek a ragadós valóság -televíziót és a szappanoperákat?

Attól függ kitől kérünk. Az SKA első fázisában 50-60 fényévben észlelhetünk repülőtéri radart, mondta van Haarlam.

Abraham Loeb professzor, a Harvard Egyetem Csillagászati ​​Tanszékének elnöke még ennél is tovább megy. 2006 -ban a Harvard -i kollégájával, Matias Zaldarriaga -val írt egy tanulmányt, amelyet a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics című folyóiratban publikált, és leírja, hogy a közelgő rádió -megfigyelőközpontok, mint például az SKA, hogyan hallgathatják le a rádióadásokat.

A hidegháború idején a ballisztikus rakéták korai figyelmeztető rendszerei formájában megjelenő katonai radarok voltak a legfényesebbek - mondta Loeb az Astrobiology Magazine -nak. Megmutattuk, hogy ezek SKA típusú teleszkóppal több száz fényév távolságra észlelhetők, bár a TV és a rádió közvetítése sokkal halványabb, és rövidebb távolságokra is látható.

A Föld rádiójelenléte

Kétségtelen, hogy a látóhatáron túli radarunk erőteljesen kiszivárgott az űrbe. Ezek a korai figyelmeztető radarok azonban a legtöbb esetben, mint a berlini fal, egy múltkori emlék, csak néhány évtizede használatosak, mielőtt elavultak.

Manapság többnyire szélessávú radarokkal helyettesítették őket, amelyek a frekvenciákon ugrálnak, így a földönkívüliek számára követhetetlenné válnak. Ez a téma a The International Journal of Astrobiology című folyóiratban jelent meg, amelyet Duncan Forgan, az Edinburghi Egyetem és Bob Nichol, az Intézet közölt. kozmológia és gravitáció szakon a Portsmouth -i Egyetemen. Aggódnak amiatt, hogy ha a földönkívüli civilizációk követnék technológiai görbénket, a digitális szélessávú jelekre való áttéréssel csökkentették volna a rádiószivárgásukat, és bolygóikat „csendesítették volna”, és csak egy évszázados ablakot hagytak, ahol lehallgathatjuk őket.

Ha képesek vagyunk fejleszteni a technológiánkat úgy, hogy a jelzésünk ne szivárogjon ki a galaxisba, és ha egy bizonyos időskálán javítjuk azt, akkor becsléseink azt sugallják, hogy még akkor is, ha a galaxisunk jól lakott, de olyan emberi intelligenciával rendelkezik, amely úgy dönt, hogy drasztikusan megfékezi a jel szivárgását, akkor nagyon nehéz lesz észlelni őket, mondta Forgan. Ha ez a helyzet, akkor kicsi lesz az esélye, hogy az SKA létezése egybeesik a földönkívüli szivárgás viszonylag rövid időablakának egyikével.

Rosszabb lesz.

Bár Forgan elfogadja, hogy a radart továbbra is az űrbe irányítják a potenciálisan veszélyes Földközeli aszteroidák felderítésére, ez a radarhasználat véletlenszerű és nem ismétlődő-mutat rá James Benford, a Mikrohullámú Tudományok, Inc.-ről, aki John Billinghammel együtt értékelte saját civilizációjuk láthatóságát egy dokumentumban, amelyet a Royal Society 2010 októberében a Towards a Scientific and Social Agenda on Extraterrestrial Life című vitaülésén mutattak be. A számítások szerint egy adást szándékosan sugároztak az űrbe a 70 méteres Evpatoria rádióantennával a Krímben. a televízió- és rádiószivárgásunknál erősebb, csak egy SKA méretű vevőkészülék koherens üzeneteként észlelhető 19 fényévig, és információ nélküli nyers energiakitörésként 648 fényévig.

Még ennél is rosszabb, hogy azzal érvelnek, hogy Loeb számításai a televízió- és rádiószivárgásunkról 75 fényévig észlelhetők-számítások, amelyek nagyon hosszú, hónapok nagyságú integrációs időn alapulnak-nem kivitelezhetők, mert a rádióállomások el fognak forogni egy bolygó, amely megakadályozza, hogy a jelzés hosszú ideig zárva legyen az észlelés megkönnyítése érdekében (Benford ugyanezt a kritikát fejezi ki van Haarlam becslése szerint, amely 50 fényévre érzékeli a repülőtéri radart).

Továbbá, válaszul Seth Shostak állítására, miszerint egy Chicago méretű vevőegység képes észlelni rádiószivárgásunkat több száz fényévre, Benford és Billingham válaszként rámutatnak, hogy egy ilyen antenna, amelynek teljes gyűjtőterülete 24 800 négyzetkilométer, 60 ezer milliárd dollárba került, hasonló nagyságrendben, mint a bolygó teljes GNP -je (összehasonlításként az SKA becslések szerint 1,5 milliárd dollárba kerül). Ha E.T. hallani fog minket, erőforrásaik sokkal előbbre lesznek, mint a sajátjaink, vagyis hiábavalóak leszünk az SKA lehallgatására irányuló erőfeszítéseink.

Hallunk majd E.T. -ről?

A Forgan és Nichol, Benford és Billingham által festett kép elég sivár az SKA -val való lehallgatáshoz. Loeb azonban számol: A bolygó forgása miatti periodicitás nagy plusz, amely segíthet a jel mesterséges jellegének azonosításában. Hozzátette: A bolygóforgás mellett a periodicitást a bolygó csillaga körüli pályája miatt is keresni lehet.

Benfordot nem győzik meg Loeb érvei. A jel hiánya [ahogy a bolygó forog] azt jelenti, hogy nincs észlelési idő, és a jel-zaj arány csökken-mondta.

Mindazonáltal feltételeztük, hogy az idegenek bolygóhoz kötöttek. Tegyük fel, hogy van űrrepülésük. Ez eléggé megváltoztathatja a dolgokat. A műholdak, űrállomások és űrhajók közötti rádiókommunikációt nem bocsátaná ki a bolygó. [ 7 Hatalmas tévhitek az idegenekről ]

Duncan Forgan elismeri, hogy nem vette figyelembe az űrrepülést vagy a bolygóközi gyarmatosítást a rádiócsendes univerzumról alkotott elképzelésében, de figyelmeztetett: Nem világos, hogy pontosan mennyi rádióforgalom származna egy olyan civilizációból, amelynek több bolygója van több csillag körül. Vannak más kommunikációs módszerek is, tette hozzá, például lézerek vagy akár mulandó neutrínósugarak. Másrészről, jegyezte meg Jim Benford, a bolygójáró civilizáció mikrohullámú sugárzást használhat űrhajóik működtetéséhez, drámaian megnövelve szivárgásuk aláírását.

Vita a csillagok jelzéseiről

Az óriás Cyclops tömb ábrázolása a NASA 1971 -es SETI tanulmányából

Az óriás Cyclops tömb ábrázolása a NASA 1971 -es SETI tanulmányából(Kép jóváírása: NASA)

Végső soron, a vita bármelyik oldalára esve, minden érvben sok ismeretlen és feltételezés van, amelyek egyiküket sem teszik teljesen meggyőzővé. Lehet, hogy az SKA nem lesz képes lehallgatni az ET -t, de biztosan nem árt a próbálkozás. Ha nem sikerül, mindig van egy hagyományosabb SETI, amelyre vissza lehet térni, nevezetesen a szándékos jelzők keresése.

Benford elképzeli, hogy léteznek átmeneti jelzőfények, amelyeket költséghatékonynak terveztek, és csak egyszer villognak utunkon egy adott időkereten belül. Ezek, szerinte, nagyon hasonlítanak a pulzárokhoz, amit az SKA keresni kezd; talán egy átmeneti jelzőfény nyilvánul meg az SKA egyik pulzársöprésében? Ez a fajta véletlen felfedezés lehetõsége lehet az SKA olyan hatékony eszköze a SETI számára, amíg a munkaerõ és az erõforrások rendelkezésre állnak az SKA által elõállított összes nyers adat kereséséhez.

Természetesen sok lesz belőle: Az egy hertz széles, keskeny sávú csatornák millióit lefedő adatok feldolgozásához exaflop számítógépekre lesz szükség, amelyek másodpercenként egymillió billió műveletet képesek végrehajtani. Csak egy probléma van: ilyen erős számítógépek még nem találták fel, de Moore törvénye és a számítástechnika közelmúltbeli fejlődése azt jelzi, hogy úton vannak, és készen lesznek, mire az SKA online lesz.

Jim Benford azt javasolja, hogy még egyszerűbbé tegyük a dolgokat. Az átmeneti jelzőfények keresése sok nézést és várakozást igényel, és pislogás nélkül bámul, abban a reményben, hogy elkapja az átmeneti jel rövid kitörését. titokzatos „Wow!” jel , talán.

Benford szerint a rádiós edények kis tömbje, amelyek mindegyikének feladata, hogy megállíthatatlanul megfigyelje az égbolt egy bizonyos foltját, megteszi a trükköt. Nem szükséges az SKA egészét használni, mondja; az ASKAP -ot, az ausztrál SKA prototípust alkotó kis ételkészlet elegendő és sokkal hatékonyabb lenne a teljes SKA használatának költségeinek töredékéért.

Függetlenül attól, hogy az SKA valóban képes érzékelni a földönkívüli szivárgást, még mindig sokkal jobb, mint bármi, amit jelenleg SETI -vel végzünk, beleértve a finanszírozásért küzdő Allen Telescope Array -t is. Az SKA bizonyítja, hogy még ha az ATA le is áll, ez nem a SETI vége.

A SETI rádió valódi lökést fog kapni, mert fantasztikus távcsöveink vannak, mint az SKA, amelyek a rádiócsillagászat játékváltói-mondta Forgan. Ez egy nagyon izgalmas időszak.

És biztosan nem árt nézni, minden esetre. A SETI kutatás természete a feltárás, mondja Loeb. Felfedezőként kell viselkednünk, és minimális alapú találgatásokat kell tennünk, pusztán azért, mert a földönkívüliek nagyon különbözhetnek tőlünk, és tapasztalataink nem lehetnek hasznos útmutatók.

Másrészt, ha olyanok, mint mi, és vannak szivárgások, amelyek túlnyomórészt katonai radarból származnak, akkor szeretnénk elkerülni, figyelmeztetett Loeb. Az a következtetés, amelyet levonnék, hogy a harcos civilizációk valószínűleg nagyobb távolságra lesznek láthatók, mint a békések, és nagyon óvatosnak kell lennünk, mielőtt bármilyen észlelt jelre válaszolnánk.

De ez egy másik vita.

Ezt a történetet szolgáltatta Asztrobiológiai magazin , a NASA által támogatott webes kiadvány asztrobiológiai program .