We hebben allemaal het excuus gehoord. Wanneer de zoektocht naar buitenaards leven op een muur van stilte stuit, halen experts hun schouders op en zeggen dat we simpelweg niet goed genoeg hebben gezocht. De Melkweg heeft tenslotte 100 miljard sterren. Ze één voor één controleren zou levens kosten. Het gebrek aan buitenaardse radiosignalen betekent dus dat we vroeg op het feest zijn, toch?
Niet precies. En niet zo vroeg als je denkt.
Louisa Mason, een onderzoeker aan de Universiteit van Manchester, realiseerde zich onlangs iets verontrustends. We hebben al een enorm deel van onze Melkweg doorkruist. We wisten gewoon niet dat we het deden.
De verborgen tel in het lawaai
De ontdekking kwam niet van een nieuwe telescoop of van een doorbraak in signaalverwerking. Het kwam voort uit het kijken naar oude gegevens door een nieuwe lens. Mason gebruikte het Besançon Galactic Model – een gedetailleerde simulatie van de structuur van ons sterrenstelsel – en vergeleek het met hemelonderzoeken van twee belangrijke instrumenten: de Green Bank Telescope in West Virginia en de Parkes Telescope in Australië.
Hier is de basislijn. De telescopen voerden 1.327 verschillende waarnemingen uit. Sterrencatalogi vermeldden precies 288.315 zichtbare sterren in die gezichtsvelden. Een mooi, duidelijk nummer. Een beheersbare dataset.
Maar het Besançon-model vertelt een ander verhaal. Het houdt rekening met sterren die bestaan, maar onzichtbaar blijven voor onze optische ogen omdat ze te zwak zijn. Toen Mason de onderzoeksgeometrie in dit model stopte, steeg het aantal. We hadden niet naar 288.000 sterren gekeken. We hadden gekeken naar meer dan 6,1 miljoen.
De meeste van deze sterren waren spookachtig voor optische telescopen. Het zijn vage rode dwergen of verre zonnen die worden opgeslokt door interstellair stof. Maar naar een radiotelescoop? Het zijn slechts bronnen van potentiële ruis of, hopelijk, structuur.
“Zelfs een heel kleine waarneming kan honderdduizend sterren bevatten die we misschien nooit van plan waren te onderzoeken.”
Dit is de kracht van commensale SETI. De strategie berust op meeliften. Een radiotelescoop richt zich al op een specifiek doel voor astronomisch onderzoek: het in kaart brengen van een sterrenstelsel en het bestuderen van stervorming. Het is luisteren. Tijdens dat luisteren legt hij alles vast in zijn gezichtsveld. Als een buitenaardse beschaving op die frequenties zou zenden terwijl astronomen naar een heldere ster in de buurt keken, zou het signaal worden geregistreerd. Begraven in het lawaai, ja. Maar opgenomen.
De Gaia-beperking en het radiovoordeel
Waarom hebben we dit zo lang gemist? Omdat de standaardtellingen van sterren afhankelijk zijn van catalogi zoals de Gaia-missie van het European Space Agency, die posities en helderheid in kaart brengt. Gaia is wonderbaarlijk, maar heeft een moeilijke grens. Het ziet wat helder is. Het mist de miljarden zwakke, koele sterren met een lage massa die de Melkweg domineren, zo niet qua massa.
Radiogolven geven niets om zichtbaar licht. Ze dringen door het stof dat onze ogen verblindt. Ze reflecteren op de ionisatie in de ruimte die optische zwakte verbergt. Een ster die onzichtbaar is in een optische catalogus kan nog steeds een radiobaken zijn. Het werk van Mason bewijst dat de ‘parameterruimte’ die we al hebben gescand exponentieel groter is dan onze catalogi suggereren.
Dus, zijn we klaar? Hebben we het universum al gescand en niets gevonden?
Nee. En dat brengt ons bij het echte probleem. Het is niet dat we niet genoeg naar sterren hebben gekeken. Het is dat we niet lang genoeg naar de juiste frequenties hebben gekeken.
Bevrijden van de ‘Waterpoel’
Sinds 1960 is SETI geobsedeerd door een specifieke band van het radiospectrum die bekend staat als de ‘waterpoel’. Het concept is verleidelijk in zijn eenvoud.
Atoomwaterstof zendt uit op 1.420 MHz. Hydroxyl (OH) zendt uit op 1.665 MHz. Waterstof plus hydroxyl maakt water. Het is het universele oplosmiddel. Het zijn de dingen van het leven. Als intelligente wezens een signaal zouden willen zenden dat schreeuwt ‘we zijn hier en we begrijpen de chemie’, zouden ze waarschijnlijk het stille, lege kanaal tussen deze twee frequenties kiezen.
De waterpoel bevindt zich toevallig ook in een radiovenster: een deel van het spectrum waar de atmosfeer van de aarde het signaal niet absorbeert. Bovendien is de waterstoflijn van cruciaal belang voor de astronomie. Als buitenaardse wezens naar onze uitzendingen kijken, weten ze dat deze frequentie ook speciaal voor ons is. Het is een kosmisch ontmoetingspunt.
Maar hier focussen heeft beperkingen. De band is smal. Het is er vol met natuurlijk astrofysisch geluid. En, cruciaal, het veronderstelt dat buitenaardse wezens denken als scheikundigen die water net zo waarderen als wij. Dat is een grote veronderstelling.
Naar de submillimeter gaan
Masons vervolgwerk verplaatste zich van de bekende radiobanden naar de onontdekte grens van millimeter- en submillimetergolflengten. Ze analyseerde archiefgegevens van ALMA (de Atacama Large Millimeter/submillimeter_array) in Chili.
Waarom ALMA? Hoge frequenties gedragen zich anders dan lage frequenties. Radiogolven met een lagere frequentie hebben last van verspreiding terwijl ze door de ruimte reizen. Elektronen in het interstellaire medium vertragen de lagere frequenties meer dan de hogere. Hierdoor wordt het signaal over lange afstanden uitgerekt en vervormd. Een scherpe puls van duizend lichtjaar afstand zou kunnen aankomen als een uitgesmeerde echo op 1 GHz. Bij de hogere frequenties die ALMA gebruikt, is die spreiding minimaal. Het signaal blijft scherp.
De wisselwerking is een technische moeilijkheid. Hogere frequenties zijn moeilijker te detecteren en gevoeliger voor interferentie van bronnen op aarde, zoals satellieten en mobiele netwerken. ALMA, gelegen op een van de droogste plekken op aarde, minimaliseert de waterdamp die deze golven blokkeert.
Mason heeft geen buitenaardse wezens gevonden. Het was stil in de archieven. Maar de poging is belangrijk. De millimetergolfband blijft vrijwel geheel onontgonnen voor intelligente levensdetectie. Het opent een nieuwe parameterruimte. Een nieuwe plek om te kijken.
Het signaal dat we hebben gemist
We luisteren naar meer sterren dan we dachten. We gebruiken grotere bandbreedtes dan we ooit nodig achtten. Maar de tijd is nog steeds de vijand.
Radiotelescopen besteden slechts een fractie van een seconde aan een enkel doel. Ze scannen, ze registreren, ze gaan verder. Een signaal van een andere beschaving kan een korte uitbarsting, een zich herhalende puls of een gestage draaggolf zijn. Als de buitenaardse zender alleen maar naar ons straalt tijdens een smal venster van zijn rotatie, of als hij werkt op een frequentie die we momenteel niet controleren, zullen we hem missen.
De enorme omvang van het sterrenstelsel maakt valse negatieven onvermijdelijk. We hebben 6 miljoen sterren, misschien meer, over een stukje hemel geveegd. Dat klinkt indrukwekkend totdat je je herinnert dat er 100 miljard sterren in onze Melkweg zijn. En miljoenen andere sterrenstelsels daarbuiten.
We werpen een breder net uit. We onderzoeken diepere wateren. Maar de oceaan is nog steeds enorm. De stilte is misschien geen leegte. Het kan zijn dat we niet luid genoeg luisteren, of niet op de juiste plek, op precies het juiste moment.
Masons werk verandert de wiskunde. Het vertelt ons dat we meer huiswerk hebben gedaan dan we ons realiseerden. Maar het verandert niets aan het resultaat. Wij wachten nog steeds. En ondertussen zet het universum zijn stille, ononderbroken gezoem voort.
