211service.com
Det 8-dimensjonale rommet som må søkes etter fremmed liv
Foto av Brett Ritchie | Unsplash
Fermi-paradokset er kontrasten mellom sannsynligheten for liv andre steder i universet og mangelen på bevis for det.
Dette er en betydelig gåte. På den ene siden er det en sterk følelse av at forholdene på jorden som førte til fremveksten av liv ikke kan være unike. Dette gjør at det virker sannsynlig at livet må være vanlig.
Men på den andre siden har astronomer gjennomsøkt den kosmiske høystakken etter nålen som vil representere tegn på intelligent liv andre steder i universet og ikke komme opp med noe. Som et resultat har mange observatører konkludert med at det ikke er noen åpenbare tegn.
Andre er uenige. Tilbake i 2010 hevdet astronomen Jill Tarter og kolleger at fremmede radiofyr kan være åpenbare og vanlige i vår galakse, men at astronomer ikke ville vite det fordi søkene deres har vært ufullstendige.
Disse søkene, sa Tarter og co, er som å lete i et drikkeglass med sjøvann etter bevis på fisk i alle jordens hav.
Det er en fargerik metafor, men gitt den betydelige innsatsen som er lagt ned i Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI), hvor nøyaktig er den?
I dag får vi svar takket være arbeidet til Jason Wright og kolleger ved Pennsylvania State University. Disse karene har karakterisert parameterrommet som astronomer trenger for å lete etter tegn på fremmed liv. De sier at denne plassen er så stor at SETI-søk så langt har gjort lite mer enn å skrape på overflaten.
Wright og cos metode er grei. De begynner med å lage en matematisk modell av søkerommet astronomer trenger å utforske, og deretter beregne hvilken brøkdel som har blitt undersøkt så langt.
Vi utvikler metaforen til den flerdimensjonale 'Cosmic Haystack' ... til en kvantitativ, åttedimensjonal modell og utfører en analytisk integral for å beregne brøkdelen av denne høystakken som flere store SETI-radioprogrammer har undersøkt i fellesskap, sier de.
Denne parameterplassen er enorm. De relevante dimensjonene inkluderer de tre dimensjonene til rommet, frekvensområdet til potensielle signaler, deres repetisjonshastighet, polarisering og modulasjon, overføringsbåndbredden og følsomheten til søk for denne overførte kraften.
Volumet av tredimensjonalt rom som kan søkes er volumet av universet sentrert på vårt solsystem ut til en bestemt avstand. Wright og co definerer dette som 10 kiloparsek – omtrent 30 000 lysår, eller omtrent avstanden til kulehopene som går i bane rundt Melkeveien.
De fleste radioteleskoper er i stand til å observere signaler i begge polarisasjonene samtidig, men dette har ikke alltid vært sant tidligere. Så dette er en dimensjon som begrenser utforskningen av parameterrommet.
Andre dimensjoner er komplekse å karakterisere. Signalrepetisjonsfrekvensen er for eksempel vanskelig å håndtere i modellen. Kontinuerlige signaler er enkle å håndtere, men signaler som gjentas sjelden er vanskelige. Et relevant eksempel er den berømte Wow! signal tatt opp i 1977 ved Ohio State Universitys Big Ear radioteleskop. Det kalles det fordi forskere kommenterte dataene ved å skrive Wow! i marginene.
Men til tross for ulike forsøk, har dette signalet aldri blitt observert igjen. Det kan være fordi det er helt falskt, men det kan være fordi repetisjonsfrekvensen er så lav.
Å definere størrelsen på denne kosmiske høystakken er da oppgaven med å legge alle disse områdene sammen. Som Wright og co sa det: Volumet av høystakken er da en bestemt volumintegral i dette 8D-rommet, og brøkdelen som søkes kan beregnes gitt sensitivitetsfunksjonen for en gitt undersøkelse.
Resultatet er et rom med virkelig gigantiske proporsjoner. Dette fører til et totalt 8D høystakkvolum på 6,4 × 10116 m5Hz2 s/W, sier Wright og co.
Men hvor mye av dette har astronomer utforsket? Wright og co sier at søkene til dags dato bare har dekket 5,8 x 10-18 av dette volumet.
Det er en liten brøkdel. For å sette dette i sammenheng med Tarter et al.s opprinnelige sammenligning, er det totale volumet av jordens hav 1.335 x 1021 liter. Så det totale søket til dags dato tilsvarer å søke 7700 liter sjøvann. Siden en kubikkmeter er 1000 liter, er det omtrent på størrelse med et stort badestamp.
Det er betydelig større enn Tarter et al.s estimat for et drikkeglass, men det er fortsatt lite i det store og hele. Selv vårt større anslag understreker hvor lite søk som faktisk har skjedd, sier Wright og co.
Det er interessant arbeid fordi det setter søkene etter utenomjordisk intelligens i sammenheng. Bildet fra Wright og co antyder ikke at SETI har feilet, men at det så vidt har startet.
Det er tydeligvis mye mer å søke, selv om oppgaven virker mer skremmende enn noen gang. Som Wright og co sa det: Man håper at Cosmic Haystack er rik på nåler.
Ref: arxiv.org/abs/1809.07252 : Hvor mye SETI har blitt gjort? Finne nåler i den n-dimensjonale kosmiske høystakken