Wszyscy słyszeliśmy ten argument. Kiedy poszukiwania życia pozaziemskiego napotykają ścianę milczenia, eksperci rozkładają ręce i mówią, że po prostu nie szukaliśmy jeszcze wystarczająco dokładnie. W końcu w Drodze Mlecznej znajduje się 100 miliardów gwiazd. Sprawdzanie ich jeden po drugim mogłoby odebrać życie. Zatem brak radia 信号的 od kosmitów oznacza po prostu, że przyszliśmy na tę imprezę za wcześnie, prawda?
Nie bardzo. I nie tak wcześnie, jak myślisz.
Louise Mason, badaczka z Uniwersytetu w Manchesterze, niedawno zauważyła coś niepokojącego. Obeszliśmy już ogromną część naszej galaktyki. Po prostu o tym nie wiedzieli.
Ukryty numer w hałasie
Odkrycia nie dokonano za pomocą nowego teleskopu ani przełomu w przetwarzaniu sygnału. Wynikło to z spojrzenia na stare dane z nowej perspektywy. Mason wykorzystał Model Galaktyki z Besançon, szczegółową symulację struktury naszej galaktyki, i porównał go z danymi z badań dwóch dużych instrumentów: Teleskopu Green Bank w Wirginii Zachodniej i Teleskopu Parkesa w Australii.
Oto dane źródłowe. Teleskopy dokonały 1327 oddzielnych obserwacji. Katalogi gwiazd zarejestrowały dokładnie 288 315 widocznych gwiazd w tych polach widzenia. Numer jest piękny i czysty. Zbiór danych, z którymi można pracować.
Ale model Besançon opowiada zupełnie inną historię. Uwzględnia gwiazdy, które istnieją, ale pozostają niewidoczne dla naszych oczu optycznych, ponieważ są zbyt słabe. Kiedy Mason zaimplementował geometrię widoku w tym modelu, liczby gwałtownie wzrosły. Nie patrzyliśmy na 288 tysięcy gwiazd. Patrzyliśmy na ponad 6,1 miliona.
Większość z tych gwiazd była widmami dla teleskopów optycznych. Są to słabe czerwone karły lub odległe słońca pochłonięte przez pył międzygwiazdowy. Ale dla radioteleskopu? Są po prostu źródłami potencjalnego szumu lub, miejmy nadzieję, sygnału strukturalnego.
„Nawet bardzo krótka obserwacja może obejmować sto tysięcy gwiazd, których badania nigdy nie planowaliśmy.”
To jest siła komensalnego SETI. Strategia opiera się na zasadzie „pasażera”. Radioteleskop jest już nastawiony na konkretny cel badań astronomicznych – mapowanie galaktyki lub badanie powstawania gwiazd. On słucha. Podczas tego „słuchania” rejestruje wszystko, co znajduje się w jego polu widzenia. Gdyby obca cywilizacja wyemitowała sygnał na tych częstotliwościach, podczas gdy astronomowie obserwowali pobliską jasną gwiazdę, sygnał zostałby zarejestrowany. Pochowany w hałasie, tak, ale nagrany.
Ograniczenia Gai i zalety radia
Dlaczego tak długo tego nie zauważyliśmy? Ponieważ standardowe obliczenia gwiazd opierają się na katalogach takich jak misja Europejskiej Agencji Kosmicznej Gaia, która mapuje pozycje i jasność. Gaia jest cudem nauki, ale ma twarde granice. Widzi to, co jasne. Pomija miliardy słabych, chłodnych gwiazd o małej masie, które dominują w galaktyce pod względem liczby, choć nie masy.
Fale radiowe ignorują światło widzialne. Przenikają przez pył, który oślepia nasze oczy. Odbijają się od jonizacji w przestrzeni, maskując półmrok w widmie optycznym. Gwiazda niewidoczna w katalogu optycznym może nadal być źródłem radiowym. Praca Masona dowodzi, że „przestrzeń parametryczna”, którą już przeskanowaliśmy, jest wykładniczo większa, niż sugerują nasze katalogi.
Skończyliśmy? Czy przeskanowaliśmy już Wszechświat i nic nie znaleźliśmy?
Nie. I tu dochodzimy do prawdziwego problemu. To nie tak, że nie widzieliśmy wystarczającej liczby gwiazd. Rzecz w tym, że nie przyglądaliśmy się właściwym częstotliwościom wystarczająco długo.
Wyzwolenie z „Wodopoju”
Od 1960 roku SETI ma obsesję na punkcie określonego pasma widma radiowego, znanego jako wodowód. Koncepcja urzeka swoją prostotą.
Wodór atomowy emitowany jest z częstotliwością 1420 MHz. Hydroksyl (OH) emituje przy 1665 MHz. Wodór plus hydroksyl tworzy wodę. Jest to uniwersalny rozpuszczalnik. To jest podstawa życia. Gdyby inteligentne istoty chciały wysłać sygnał krzyczący: „Jesteśmy tutaj i rozumiemy chemię”, prawdopodobnie wybrałyby cichy, pusty kanał pomiędzy tymi dwiema częstotliwościami.
W oknie radiowym mieści się także „wodna dziura” – zakres widma, w którym atmosfera ziemska nie pochłania sygnału. Ponadto linia wodoru ma kluczowe znaczenie dla astronomii. Jeśli kosmici słuchają naszych audycji, wiedzą, że ta częstotliwość jest dla nas wyjątkowa. To kosmiczne miejsce spotkań.
Jednak skupianie się tutaj ma swoje ograniczenia. Zakres jest wąski. Wypełniony jest naturalnym, astronomicznym hałasem. I, co najważniejsze, sugeruje, że kosmici myślą jak chemicy i cenią wodę tak samo jak my. To duże przypuszczenie.
Przejście do zakresu submilimetrowego
Kolejna praca Masona wykroczyła poza konwencjonalne pasma radiowe i wkroczyła w niezbadane granice fal milimetrowych i submilimetrowych. Przeanalizowała dane archiwalne z teleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile.
Dlaczego ALMA? Wysokie częstotliwości zachowują się inaczej niż niskie częstotliwości. Fale radiowe o niskiej częstotliwości ulegają rozproszeniu podczas podróży w przestrzeni kosmicznej. Elektrony w ośrodku międzygwiazdowym zachowują niskie częstotliwości częściej niż wysokie. To rozciąga i zniekształca sygnał na duże odległości. Ostry impuls gwiazdy oddalonej o tysiąc lat świetlnych może pojawić się w postaci rozmytego echa o częstotliwości 1 GHz. Przy wyższych częstotliwościach wykorzystywanych przez ALMA dyspersja ta jest minimalna. Sygnał pozostaje wyraźny.
Kompromisem jest złożoność techniczna. Wysokie częstotliwości są trudniejsze do wykrycia i są bardziej podatne na zakłócenia ze źródeł naziemnych, takich jak satelity i sieci komórkowe. ALMA, zlokalizowana w jednym z najsuchszych miejsc na Ziemi, minimalizuje parę wodną blokującą te fale.
Mason nie znalazł żadnych kosmitów. Archiwa milczały. Ale próbowanie jest ważne. Zasięg fal milimetrowych jest prawie całkowicie niezbadany pod kątem wykrywania inteligentnego życia. Otwiera nową przestrzeń parametryczną. Nowe miejsce do obejrzenia.
Sygnał, który przegapiliśmy
Słuchamy więcej gwiazd, niż nam się wydawało. Używamy szerszej przepustowości, niż wcześniej uważaliśmy za konieczne. Ale czas nadal jest naszym wrogiem.
Radioteleskopy spędzają tylko ułamek sekundy na jednym celu. Skanują, nagrywają, idą dalej. Sygnałem z innej cywilizacji może być krótki błysk, powtarzający się impuls lub stabilna fala nośna. Jeśli obcy nadajnik nadaje do nas tylko w wąskim oknie swojego obrotu lub jeśli działa na częstotliwości, której obecnie nie testujemy, przegapimy to.
Kolosalna skala Galaktyki sprawia, że fałszywie ujemne wyniki są nieuniknione. Przeszliśmy po niebie około 6 milionów gwiazd, a może i więcej. Brzmi to imponująco, dopóki nie przypomnisz sobie, że w naszej Galaktyce jest 100 miliardów gwiazd. I miliony innych galaktyk poza nimi.
Rozbudowujemy naszą sieć. Sprawdzamy głębiej. Ale ocean jest nadal ogromny. Cisza nie może być pustką. Może to po prostu oznaczać, że nie słuchamy wystarczająco głośno, w niewłaściwym miejscu lub w niewłaściwym momencie.
Praca Masona zmienia matematykę. Mówi nam, że wykonaliśmy więcej pracy, niż się spodziewaliśmy. Ale to nie zmienia wyniku. Nadal czekamy. W międzyczasie Wszechświat kontynuuje swój cichy, nierozerwalny szum.
