Ludzkość na różne sposoby szuka dowodów na to, że nie jesteśmy sami we Wszechświecie już od kilku dziesięcioleci. Jak na razie bezskutecznie. Ale jak dużą część kosmosu tak naprawdę dotychczas przeszukaliśmy?
Mamy sporo powodów, by szukać życia we Wszechświecie. Przemawia za tym między innymi szybko rosnąca liczba wciąż odkrywanych planet pozasłonecznych - w tym takich, które mogą być dosyć podobne do Ziemi. Naukowcy próbują więc na przykład przeprowadzać dokładne obserwacje atmosfer takich egzoplanet w nadziei na wykrycie specyficznych sygnatur życia, takich jak obecność w nich linii tlenu czy metanu.
Wciąż też działa instytucja o nazwie SETI, w ramach której badacze szukają raczej technologicznych, a nie biologicznych oznak życia (inaczej mówiąc, tak zwanego życia inteligentnego) we Wszechświecie. Oznaki te mogą być bardzo różne: od nadmiaru ciepła czy podczerwieni emitowanych przez hipotetyczne, sztuczne kosmiczne struktury, mające w zamierzeniu wykorzystywać energię macierzystych gwiazd w obcych układach planetarnych, po celowo nadawane w kosmos wiadomości adresowane do innych form życia. Mowa tu przede wszystkim o próbach ich rejestracji na falach radiowych.
Ale jak dotychczas żadnych takich oznak ani tym bardziej sygnałów nie wykryto. Co to właściwie oznacza? I czy może powinniśmy porzucić nasze poszukiwania, skupiając się raczej na naszej Ziemi i jej ochronie? Aby odpowiedzieć sobie na te pytania naukowiec Jason Wright opracował ciekawy sposób obliczania, jak dużą część z dostępnej przestrzeni fizycznych parametrów dotychczas faktycznie zbadaliśmy w poszukiwaniu sygnałów radiowych pochodzących od życia pozaziemskiego.
Wright i jego zespół opierają swe oszacowania na metaforze kosmicznego stogu siana. Założenie to obejmuje istnienie skończonej objętości kosmosu, zawierającej wiele różnych naturalnie występujących w przyrodzie sygnałów radiowych i (przy założeniu optymistycznym) przynajmniej jeden sztuczny sygnał faktycznie pochodzący od inteligentnej cywilizacji pozaziemskiej - przysłowiową igłę w stogu.
Ale ilościowe określenie naszych postępów w poszukiwaniu inteligencji pozaziemskiej jest bardziej skomplikowane niż rozpatrywanie samej tylko objętości przestrzennej nieba - jest ona zaledwie jednym z wielu wymiarów kosmicznego stogu siana. Inne ważne czynniki to na przykład czas obserwacji czy badany zakres częstotliwości fal radiowych. Zespół Wrighta rozważa ponadto czułość przeglądów radiowych, ich polaryzację, poszukiwaną modulację hipotetycznych sygnałów oraz szerokość pasma i częstotliwość nadawania (powtarzania) komunikatu z kosmosu. To kolejne wymiary stogu. Stóg rozważany przez uczonych ma ostatecznie nie mniej niż dziewięć wymiarów! Opierając się na zgodnych ze zdrowym rozsądkiem parametrach wyszukiwania autorzy ostatecznie oszacowali całkowitą objętość tego kosmicznego stogu siana na 6.4 × 10116 m5 Hz2 s W-1.
Ilustracja: Ograniczenia dla przykładu stogu siana przyjęte w omawianej pracy. Źródło: Wright, Kanodia & Lubar 2018
Okazuje się też, że dotychczas przeszukano pod kątem ewentualnych sztucznie generowanych i nadawanych sygnałów zaledwie 2.4 × 1098 m5 Hz2 s W-1, co daje stanowi ułamek 3,8 × 10-19 całego wielowymiarowego stogu. To naprawdę niewiele.
Zatem, choć mamy prawo czuć się zniechęceni, tak naprawdę dopiero zaczęliśmy nasze kosmiczne poszukiwania. A nim zakończą się one (być może) sukcesem, minie prawdopodobnie jeszcze wiele lat. Warto jednak dodać, że rozważania takie są zawsze oparte na niepewnych i ostrożnych założeniach - nie wiemy na przykład, jak wiele wysoko rozwiniętych cywilizacji powinno mieszkać w naszym kosmicznym otoczeniu.
Ilustracja: Schemat stogu siana w przestrzeni parametrów d − S (odległość - czułość obserwacji sygnałów). Dla założonej czułości możemy przeszukiwać cały stóg aż do pewnej odległości "krytycznej" dcrit (obszar 1). Dla zakresu doegłości dcrit - dmax nasze badania są jednak niekompletne (obszar 2). Źródło: Wright, Kanodia & Lubar 2018
Autorzy pracy podsumowują: "Powinniśmy być ostrożni z odbiorem społecznym tych wyników, pozornie sugerujących, że stóg siana dla projektu SETI jest tak duży, że nigdy nie możemy mieć nadziei na znalezienie "igły". Aby dowieść, że igła faktycznie nie istnieje, trzebaby przeszukać cały ten stóg - obce formy życia mogą na przykład przemieszczać się przez Galaktykę, a różne gatunki technologiczne mogą powstawać niezależnie w wielu miejscach, możemy więc spodziewać się także dużej liczby igieł."
Czytaj więcej:
- “How Much SETI Has Been Done? Finding Needles in the n-dimensional Cosmic Haystack,” Jason T. Wright, Shubham Kanodia, and Emily Lubar 2018 AJ 156 260
- Oryginalne źródło
Źródło: American Astronomical Society/Sky & Telescope
Na zdjęciu: Stumetrowy radioteleskop w Green Bank - jeden z czołowych instrumentów używanych w próbach wykrycia sygnałów radiowych wysyłanych w kosmos przez cywilizacje pozaziemskie. W roku 2017 był on również używany w badaniach międzygwiezdnej asteroidy "Oumuamua.
Źródło: NRAO/AUI/NSF
