Αλλάζει η αναζήτηση εξωγήινης ζωής: Το SETI ψάχνει πλέον σε παλιά αρχεία του τηλεσκοπίου ALMA

Σύνοψη

• Οι επιστήμονες του SETI στρέφονται σε συχνότητες στενής ζώνης (90.642 και 93.151 GHz), αφήνοντας πίσω την παραδοσιακή "οπή νερού" (1.42 - 1.66 GHz).
• Εξετάζονται αρχειοθετημένα δεδομένα από το τηλεσκόπιο ALMA στη Χιλή, αναζητώντας ίχνη από σκόπιμες εξωγήινες εκπομπές.
• Αναλύονται δεδομένα από αστέρια που καταγράφηκαν τυχαία (stellar bycatch) στο υπόβαθρο των κύριων παρατηρήσεων του ALMA.
• Η έρευνα βασίζεται επίσης σε αστρονομικά δεδομένα του δορυφόρου Gaia του ESA και στο μοντέλο γαλαξία της Besançon.

Για περισσότερο από μισό αιώνα, οι αστρονόμοι και οι αστροφυσικοί που ασχολούνται με την Αναζήτηση Εξωγήινης Νοημοσύνης (SETI) εστίαζαν τις προσπάθειές τους σε ένα συγκεκριμένο εύρος του ραδιοφάσματος. Πλέον, μια νέα ερευνητική προσέγγιση που παρουσιάστηκε στο Εθνικό Συνέδριο Αστρονομίας (NAM) της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Μπέρμιγχαμ, αλλάζει τα δεδομένα, καθώς οι ερευνητές επικεντρώνονται σε συχνότητες στενής ζώνης (narrow-band) στο χιλιοστομετρικό και υποχιλιοστομετρικό φάσμα, αξιοποιώντας παλαιότερα δεδομένα από ισχυρά ραδιοτηλεσκόπια.

Γιατί το SETI εγκαταλείπει το "Water Hole";

Η βασική αιτία αλλαγής στρατηγικής του SETI έγκειται στην ανάγκη αναζήτησης εξωγήινων σημάτων στενής ζώνης σε υψηλότερες συχνότητες (90.642 και 93.151 GHz), αφήνοντας την παραδοσιακή ζώνη των 1.42 - 1.66 GHz. Στόχος είναι ο εντοπισμός σκόπιμων εκπομπών ή υπολειμμάτων επικοινωνίας τεχνολογικά προηγμένων πολιτισμών.

Παραδοσιακά, το SETI επικεντρωνόταν στο λεγόμενο "water hole" (οπή νερού), ένα ήσυχο κενό στον κοσμικό θόρυβο υποβάθρου μεταξύ 1.42 και 1.66 GHz. Οι συγκεκριμένες συχνότητες επικαλύπτονται με τις φυσικές εκπομπές μικροκυμάτων των μορίων υδρογόνου και υδροξυλίου. Η λογική των επιστημόνων βασιζόταν στην υπόθεση ότι οποιαδήποτε μορφή ζωής με βάση τον άνθρακα και το νερό θα επέλεγε αυτό το εύρος για διαστρική επικοινωνία, καθώς το άφθονο υδρογόνο στο διαστρικό αέριο απορροφά τον στατικό θόρυβο, καθιστώντας το κανάλι εξαιρετικά καθαρό.

Ωστόσο, η Louisa Mason, ερευνήτρια του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, επισημαίνει ότι το φάσμα των χιλιοστομετρικών και υποχιλιοστομετρικών ραδιοκυμάτων παραμένει σχεδόν ανεξερεύνητο. Η μετατόπιση σε αυτά τα υψηλότερα μήκη κύματος ανοίγει νέες παραμέτρους για την ανίχνευση τεχνοϋπογραφών.

Ο καθοριστικός ρόλος του τηλεσκοπίου ALMA

Για να εφαρμόσουν αυτή τη νέα προσέγγιση, οι ερευνητές της ομάδας δεν κατασκεύασαν νέες συστοιχίες τηλεσκοπίων, αλλά στράφηκαν στην τεράστια δεξαμενή δεδομένων του Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA). Το ALMA, εγκατεστημένο στο οροπέδιο Chajnantor της Χιλής σε υψόμετρο άνω των 5.000 μέτρων, αποτελεί μια από τις πιο προηγμένες εγκαταστάσεις παρατήρησης παγκοσμίως.

Η έρευνα εστιάζει στα δεδομένα της "Ζώνης 3" (Band 3) του ALMA και οι κύριες συχνότητες παρατήρησης που αναλύονται είναι τα 90.642 και 93.151 GHz. Τα δεδομένα αυτά χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά υψηλή ανάλυση κατά μήκος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, επιτρέποντας στην ομάδα να εντοπίσει συχνότητες στενής ζώνης ακόμη και σε κλάσματα του GHz.

• Υψηλή πιστότητα αναζήτησης: Η ανάλυση επιτρέπει την απομόνωση σημάτων που θα μπορούσαν να θεωρηθούν «τυχαία διαρροή» από εξωγήινα συστήματα επικοινωνίας.
• Πρόσβαση σε ιστορικά αρχεία: Η χρήση παλαιότερων καταγραφών εκμηδενίζει το κόστος νέων παρατηρήσεων και μεγιστοποιεί την απόδοση των υφιστάμενων υποδομών.
• Ευρύ πεδίο παρατήρησης: Τα όργανα του ALMA καταγράφουν πληροφορίες σε ευρύτερη κλίμακα από αυτή που αρχικά εστίαζαν οι αστρονόμοι.

Η σημασία του "Stellar Bycatch" στην αστρονομία

Τι ακριβώς είναι το παράπλευρο αστρικό αλίευμα (Stellar Bycatch); Κατά την παρατήρηση συγκεκριμένων στόχων, το τηλεσκόπιο ALMA καταγράφει κατά λάθος δεδομένα από χιλιάδες άλλα αστέρια που βρίσκονται στο ευρύτερο οπτικό του πεδίο, προσφέροντας στους ερευνητές του SETI έναν τεράστιο και απρόσμενο όγκο δεδομένων για ανάλυση.

Στην πράξη, ακόμη και μια σύντομη παρατήρηση στοχευμένη σε έναν συγκεκριμένο γαλαξία ή νέφος αερίων, περιέχει δεδομένα για πολλά συστήματα αστέρων στο υπόβαθρο. Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε αυτές τις «καταχωρήσεις παρασκηνίου», ανακαλύπτοντας ότι είχαν σαρώσει πολύ περισσότερα άστρα από όσα υπολόγιζαν αρχικά. Αυτή η μέθοδος λειτουργεί πολλαπλασιαστικά για την έρευνα, διότι μετατρέπει αρχεία παρατηρήσεων ρουτίνας σε στοχευμένες έρευνες SETI χωρίς καμία επιπλέον δέσμευση χρόνου από τα τηλεσκόπια.

Συνεργασία δεδομένων με τον ESA και το Gaia

Το εγχείρημα αποκτά ακόμη μεγαλύτερο βάθος χάρη στη συνδυαστική χρήση δεδομένων από τον ESA. Η ομάδα βασίστηκε στα αρχεία του διαστημικού παρατηρητηρίου Gaia, το οποίο έχει χαρτογραφήσει με πρωτοφανή ακρίβεια τις θέσεις, τις αποστάσεις και τις κινήσεις περισσότερων από ενός δισεκατομμυρίου αστέρων στον Γαλαξία μας.

Για να πλαισιώσουν τις ανακαλύψεις τους, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το Μοντέλο Γαλαξία της Besançon (Besançon Galaxy model). Το συγκεκριμένο μοντέλο προσομοιώνει τη δομή και την εξέλιξη του Milky Way, αναπαράγοντας τις τροχιές εκατοντάδων δισεκατομμυρίων άστρων. Η συνδυαστική ανάλυση παρατηρήσεων υψηλής συχνότητας από το ALMA και προσομοιώσεων από το μοντέλο της Besançon επιτρέπει στην ομάδα να κατανοήσει ακριβώς ποιες περιοχές του Διαστήματος έχουν ερευνηθεί και πού πρέπει να επικεντρωθούν οι μελλοντικές σαρώσεις.

Παρά το γεγονός ότι μέχρι στιγμής δεν έχει εντοπιστεί επιβεβαιωμένο εξωγήινο σήμα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ και του SETI Institute δηλώνουν αισιόδοξοι. Το ουσιαστικό επίτευγμα δεν είναι η άμεση ανεύρεση ζωής, αλλά η δημιουργία μιας νέας «περιμέτρου» αναζήτησης. Ουσιαστικά, ανοίγει ένα εντελώς νέο παράθυρο συχνοτήτων στο οποίο οι επιστήμονες μπορούν να αναζητήσουν συστηματικά τεχνοϋπογραφές.