Det 8-dimensionelle rum, der skal søges efter fremmed liv

Foto af Brett Ritchie | Unsplash

Fermi-paradokset er kontrasten mellem sandsynligheden for, at liv eksisterer andre steder i universet og manglen på beviser for det.

Dette er en væsentlig gåde. På den ene side er der en stærk fornemmelse af, at de forhold på Jorden, der førte til fremkomsten af ​​liv, ikke kan være unikke. Dette får det til at virke sandsynligt, at livet skal være almindeligt.

Men på den anden side har astronomer gennemsøgt den kosmiske høstak efter nålen, der ville repræsentere tegn på intelligent liv andre steder i universet og ikke finde på noget. Som et resultat har mange iagttagere konkluderet, at der ikke er nogen tydelige tegn.

Andre er uenige. Tilbage i 2010 hævdede astronomen Jill Tarter og kolleger, at fremmede radiofyrer kunne være indlysende og almindelige i vores galakse, men at astronomer ikke ville vide det, fordi deres søgninger har været ufuldstændige.

Disse søgninger, sagde Tarter og co, er som at søge i et drikkeglas havvand efter bevis på fisk i alle Jordens oceaner.

Det er en farverig metafor, men i betragtning af den betydelige indsats, der er lagt i Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI), hvor nøjagtig er den så?

I dag får vi et svar takket være Jason Wrights og kollegers arbejde ved Pennsylvania State University. Disse fyre har karakteriseret det parameterrum, som astronomer har brug for for at søge efter tegn på fremmed liv. De siger, at dette rum er så stort, at SETI-søgninger hidtil ikke har gjort meget mere end at ridse overfladen.

Wright og cos metode er ligetil. De begynder med at skabe en matematisk model af det søgerum, astronomer skal udforske og derefter beregne, hvilken fraktion der er blevet undersøgt indtil videre.

Vi udvikler metaforen om den multidimensionelle 'Cosmic Haystack' … til en kvantitativ, ottedimensionel model og udfører et analytisk integral for at beregne den del af denne høstak, som flere store radio SETI-programmer i fællesskab har undersøgt, siger de.

Denne parameterplads er enorm. De relevante dimensioner inkluderer de tre dimensioner af rummet, frekvensområdet for potentielle signaler, deres gentagelseshastighed, polarisering og modulering, transmissionsbåndbredden og følsomheden af ​​søgninger over for denne transmitterede effekt.

Volumenet af tredimensionelt rum, der kan søges, er volumenet af universet centreret om vores solsystem ud til en bestemt afstand. Wright og co definerer dette som 10 kiloparsecs - omkring 30.000 lysår, eller nogenlunde afstanden til de kugleformede hobe, der kredser om Mælkevejsgalaksen.

De fleste radioteleskoper er i stand til at observere signaler i begge polariseringer på samme tid, men det har ikke altid været sandt tidligere. Så dette er en dimension, der begrænser udforskningen af ​​parameterrummet.

Andre dimensioner er komplekse at karakterisere. Signalgentagelseshastigheden er for eksempel vanskelig at håndtere i modellen. Kontinuerlige signaler er nemme at håndtere, men signaler, der gentages sjældent, er svære. Et relevant eksempel er det berømte Wow! signal optaget i 1977 ved Ohio State Universitys Big Ear radioteleskop. Det kaldes så, fordi forskere annoterede dataene ved at skrive Wow! i marginerne.

Men trods forskellige forsøg er dette signal aldrig blevet observeret igen. Det kan være, fordi det er fuldstændig falsk, men det kan være, fordi gentagelsesfrekvensen er så lav.

At definere størrelsen af ​​denne kosmiske høstak er så opgaven med at lægge alle disse rum sammen. Som Wright og co udtrykte det: Høstakkens volumen er da et bestemt volumenintegral i dette 8D-rum, og den søgte fraktion kan beregnes givet følsomhedsfunktionen for en given undersøgelse.

Resultatet er et rum af virkelig gigantiske proportioner. Dette fører til et samlet 8D høstakvolumen på 6,4 × 10116 m5Hz2 s/W, siger Wright og co.

Men hvor meget af dette har astronomer udforsket? Wright og co siger, at søgningerne til dato kun har dækket 5,8 x 10-18 af dette bind.

Det er en lille brøkdel. For at sætte dette i sammenhæng med Tarter et al.s oprindelige sammenligning, er det samlede volumen af ​​Jordens oceaner 1.335 x 1021 liter. Så den samlede søgning til dato svarer til at søge 7.700 liter havvand. Da en kubikmeter er 1.000 liter, er det omtrent på størrelse med et stort spabad.

Det er betydeligt større end Tarter et al.'s estimat for et drikkeglas, men det er stadig lille i den større sammenhæng. Selv vores større skøn understreger, hvor lidt søgning der faktisk er fundet sted, siger Wright og co.

Det er interessant arbejde, fordi det sætter søgen efter udenjordisk intelligens i kontekst. Billedet fra Wright og co tyder ikke på, at SETI har fejlet, men at den knap er startet.

Det er klart, at der er meget mere at søge, selvom opgaven virker mere skræmmende end nogensinde. Som Wright og co udtrykte det: Man håber, at Cosmic Haystack er rig på nåle.

Ref: arxiv.org/abs/1809.07252 : Hvor meget SETI er blevet udført? Find nåle i den n-dimensionelle kosmiske høstak

skjule