Technosygnatury pomogą w odkryciu inteligentnych cywilizacji

Technosygnatury mogą pomóc w odkryciu inteligentnych cywilizacji. Naukowcy będą szukać paneli słonecznych i śladów przemysłowego zanieczyszczenia atmosfery.

W Drodze Mlecznej może być nawet 36 inteligentnych cywilizacji. Średni dystans do jednej z nich wynosi jednak około 17 tys. lat świetlnych. Naukowcy starają się szukać życia poza naszym Układem Słonecznym za pomocą teleskopów nowej generacji czy małych sond kosmicznych. 

NASA udzieliła grantu grupie astronomów na przeszukanie Wszechświata pod kątem oznak obcych cywilizacji za pomocą „technosygnatur” – przemysłowych zanieczyszczeń atmosfery, świateł miast, ogniw fotowoltaicznych czy satelitów. 

Grupa naukowców z Uniwersytetu w Nottingham opracowała nową kalkulację opartą na „ewolucji kosmicznej”. Przy założeniu, że ​​życie na Ziemi jest mniej więcej reprezentatywne dla sposobu, w jaki życie ewoluuje w dowolnym miejscu we wszechświecie – na skalistej planecie, we właściwej odległości od odpowiedniej gwiazdy, po około 5 mld lat. W ten sposób wyliczyli, że w Drodze Mlecznej istnieje co najmniej 36 inteligentnych cywilizacji. Według badaczy średni dystans do jednej z nich wynosi ok. 17 tys. lat świetlnych. 

Do szukania obcych cywilizacji naukowcy wykorzystywali przede wszystkim zaawansowane teleskopy. Niedawno zaś NASA udzieliła grantu grupie badaczy z Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian i Uniwersytetu w Rochester na przeszukanie Wszechświata pod kątem oznak obcych cywilizacji za pomocą „technosygnatur”. 

– Technosygnatury to ślady zaawansowanych technologii obcej cywilizacji, podobnych lub może nawet bardziej wyrafinowanych niż to, co posiadamy – tłumaczy Avi Loeb z Uniwersytetu w Harwardzie. – Takie sygnatury mogą obejmować przemysłowe zanieczyszczenie atmosfery, światła, ogniwa fotowoltaiczne (panele słoneczne), megastruktury czy roje satelitów. 

Jednym ze sposobów, aby dowiedzieć się, czy na danej planecie może istnieć życie, jest poszukiwanie bioznaków. Gdy światło gwiazd odbija się od planety lub przechodzi przez jej atmosferę, gazy pochłaniają określone długości fal. Widmo obserwowane przez teleskop może pokazać, czy obecne są gazy związane z życiem, takie jak tlen, dwutlenek węgla lub metan. Od bioznaków znacznie dokładniejsze mogą być jednak technosygnatury –  zanieczyszczenia chemiczne dookoła planet, które mogą świadczyć o istnieniu inteligentnej, obcej cywilizacji. 

– Zanieczyszczamy ziemską atmosferę naszą działalnością przemysłową –  twierdzi Avi Loeb. – Gdyby inna cywilizacja robiła to znacznie dłużej niż my, wówczas atmosfera jej planety mogłaby wykazywać wykrywalne oznaki sztucznie wytwarzanych cząsteczek, których natura prawdopodobnie nie produkuje spontanicznie, takich jak freony (CFC). 

Naukowcy rozpoczną projekt od przyjrzenia się dwóm możliwym technosygnaturom, które mogą wskazywać na aktywność technologiczną na innej planecie. Według naukowców astronomowie powinni szukać obecności freonów w atmosferze planet, co może wskazywać na obecność działalności przemysłowej. 

Inną sygnaturą są panele słoneczne. Gwiazdy są jednym z najpotężniejszych generatorów energii we wszechświecie. Na Ziemi wykorzystujemy energię słoneczną, podobnie inne cywilizacje mogłyby wykorzystać swoje gwiazdy. Jeśli cywilizacja używa paneli słonecznych, światło odbite od planety miałoby pewną sygnaturę widmową, wskazującą na obecność takich kolektorów. Przykładem może być najbliższa gwiazda, Proxima Centauri, gospodarz planety nadającej się do zamieszkania, Proxima b. 

– Wokół najbliższej Ziemi gwiazdy, Proximy Centauri (oddalonej od Ziemi o 40 bln km – przyp.red.), krąży planeta nadająca się do zamieszkania, Proxima b. Uważa się, że planeta jest na stale odwrócona w kierunku gwiazdy i ma stałe strony nocy i dnia – wskazuje Avi Loeb. 

Astronom Frank Drake (założyciel instytutu SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence) twierdził np., że w galaktyce może być 10 tys. inteligentnych cywilizacji. Najnowsze obliczenia mówią nawet o 36 tys. Włoch Enrico Fermi zapewniał z kolei, że ​​gdyby istniało inteligentne życie, już byśmy je spotkali. Jeśli jednak inteligentna, obca cywilizacja istniała, poprzez szukanie technosygnatur będzie można ją szybciej zidentyfikować. 

– Mam nadzieję, że korzystając z grantu NASA, będziemy kwantyfikować nowe sposoby badania oznak obcych cywilizacji technologicznych, które są podobne lub znacznie bardziej zaawansowane niż nasze własne – mówi Avi Loeb. – Podstawowe pytanie, na które staramy się odpowiedzieć, brzmi: czy jesteśmy sami? Ale dodałbym do tego: nawet jeśli teraz jesteśmy sami, czy byliśmy sami w przeszłości?

Newseria

Szacunki NASA wskazują, że ogółem Ziemi zagraża 500 tys. obiektów tzw. Near Earth Objects (NEO) o średnicy 40 metrów i większych

NASA chce zmienić trajektorię lotu planetoidy. To pierwsza taka misja kosmiczna w historii. 

NASA szacuje, że Ziemi zagraża pół miliona obiektów kosmicznych o rozmiarach 40 metrów  i większych. Niemal 20 tys. asteroid znajduje się blisko Ziemi, przy czym ponad tysiąc jest na liście ryzyka Europejskiej Agencji Kosmicznej. Zderzenie z nimi może mieć dla naszej planety katastrofalne skutki, dlatego NASA i Europejska Agencja Kosmiczna testują rozwiązania, które mają zneutralizować zagrożenie. W ramach misji AIDA wyślą specjalny statek, który ma zmienić trajektorię lotu planetoidy Dimorphos. 

Szacunki NASA wskazują, że ogółem Ziemi zagraża 500 tys. obiektów tzw. Near Earth Objects (NEO) o średnicy 40 metrów i większych. Z danych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wynika zaś, że obecnie w Układzie Słonecznym blisko Ziemi krąży ich ok. 20 tys. Potencjalnie mogą być niebezpieczne, choć ich trajektoria nie pozwala na razie sądzić, że zderzą się z naszą planetą. Na liście ryzykownych obiektów ESA znajduje się ich obecnie 1060. 

– Potencjalnie niebezpieczne asteroidy są problemem globalnym – ocenia Andrea Riley, dyrektor programowy DART w centrali NASA. – DART jest pierwszym krokiem w testowaniu metod zmiany orbity niebezpiecznych asteroid. 

NASA i Europejska Agencja Kosmiczna testują już rozwiązania, które mają zabezpieczyć Ziemię przed potencjalnym zderzeniem. W ramach misji Asteroid Impact and Deflection Assessment (AIDA) powstał pojazd Double Asteroid Redirection Test (DART), którego celem będzie planetoida Didymos, a dokładniej – mniejsza z dwóch planetoid. Większa ma średnicę 780 metrów, mniejsza – 160 metrów. To właśnie w Dimorphosa, czyli księżyc Didymosa, ma uderzyć pojazd DART. 

– Asteroidy otrzymują po ich odkryciu tymczasową nazwę, dopóki nie poznamy ich orbit na tyle dobrze, aby ich nie zgubić. Po zidentyfikowaniu systemu Didymos jako idealnego celu dla misji DART musieliśmy formalnie rozróżnić ciało główne i satelitę – wskazuje Andy Rivkin, astronom badawczy i współprowadzący badania DART w Laboratorium Fizyki Stosowanej Johna Hopkinsa (APL), które zarządza misją NASA. 

Sonda DART ma celowo uderzyć w asteroidę, aby zmienić jej trajektorię ruchu w przestrzeni kosmicznej. Choć akurat Didymos nie zagraża w żaden sposób Ziemi, w ten sposób naukowcy będą mogli sprawdzić, czy w przyszłości taki statek mógłby uratować naszą planetę przed ogromną katastrofą. 

Dotychczas naukowcy pracowali nad technologią obrony planetarnej, w tym wybuchem jądrowym, ablacją laserową i oporem grawitacyjnym, aby zmniejszyć ryzyko potencjalnie niebezpiecznych asteroid. Obecnie wydaje się jednak, że to właśnie zderzenie kinetyczne może okazać się najbardziej skuteczne. Będzie można się o tym przekonać w 2022 roku, kiedy DART ma uderzyć w planetoidę Dimorphos. 

– Astronomowie będą mogli porównać obserwacje z teleskopów ziemskich przed zderzeniem kinetycznym DART i po nim, aby określić, jak bardzo zmienił się okres orbitalny Dimorphosa – wskazuje Tom Statler, naukowiec programu DART w centrali NASA. – To kluczowy pomiar, który pokaże nam, jak asteroida zareagowała na naszą próbę zmiany jej orbity. 

Jakie straty powoduje obiekt kosmiczny uderzający w Ziemię, można było przekonać się w 2013 roku, kiedy nad obwodem czelabińskim, po wejściu w ziemską atmosferę, 17-metrowy meteoryt rozpadł się na małe części. Energię tego zdarzenia szacuje się na 440 kiloton trotylu, a fala uderzeniowa spowodowała znaczne straty. W ostatnim stuleciu ogromne zniszczenia spowodowała asteroida o rozmiarach 40–60 metrów, która w 1908 roku wleciała w atmosferę i  wybuchła w środkowej Syberii z energią równoważną 5–10 megatonom trotylu. Zniszczyła ponad 2 tys. km kw. lasów. Gdyby takie wydarzenie miało miejsce współcześnie, spowodowałoby miliony ofiar.

Newseria

Czarna Dziura

Niedawno opublikowano zdjęcie czarnej dziury, które może okazać się przełomowym dla ludzkości, gdyż potwierdza dotychczasowe teorie, m.in. Einsteina.

– Ostatnio sfotografowana, słynna czarna dziura to supermasywna czarna dziura z galaktyki M87. Nie jest to najbliższa nam czarna dziura, ale jedna z najbliższych tak ogromnych w centrum galaktyki. To, co zobaczyliśmy na słynnym zdjęciu, to tak naprawdę cień czarnej dziury, bo samej czarnej dziury nie jesteśmy w stanie dostrzec, ona pochłania światło. Chociaż ta materia, która wokół niej krąży, a krąży przecież wokół masywnego obiektu, nagrzewa się do ogromnych temperatur, więc taki dysk materii, która opada na czarną dziurę, jesteśmy w stanie dostrzec – tłumaczy Mateusz Borkowicz z Centrum Nauki Kopernik.

W pierwszej połowie kwietnia 2019 roku zespół 200 naukowców z Event Horizon Telescope (EHT) ujawnił podczas symultanicznych konferencji prasowych w sześciu krajach, że w swoim niemal 20-letnim dążeniu do wyobrażenia cienia czarnej dziury, udało się po raz pierwszy go udokumentować. Czarna dziura z centrum galaktyki Messier 87 jest ogromna, a jej horyzont zdarzeń – punkt, poza którym nawet światło nie może wrócić – zatacza kulę tak szeroko, jak cały nasz układ słoneczny.

Symulowany widok czarnej dziury umieszczonej przed Wielkim Obłokiem Magellana. Na skutek efektu soczewkowania grawitacyjnego powstały dwa powiększone, lecz mocno zniekształcone obrazy Obłoku. Zakrzywieniu w łuk uległ również obraz dysku Drogi Mlecznej.
Źródło: Wikipedia, https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:BH_LMC.png#filelinks.

 – Teleskopy optyczne nie są w stanie dokładnie sfotografować czarnej dziury, bo nie mają takiej rozdzielczości. Są też radioteleskopy, które obserwują w zakresie radiowym, czyli w świetle, którego my nie postrzegamy, przynajmniej naszymi oczami, ale mamy od tego właśnie urządzenia. Radioteleskop bardzo dokładnie potrafi zbadać niewielki obszar nieba, ale to nie wystarczy, żeby zbadać czarną dziurę – mówi Mateusz Borkowicz.

Na zdjęciu widać nie tyle czarną dziurę, ile jej cień. Kiedy materia zbliża się do horyzontu zdarzeń czarnej dziury, tworzy dysk orbitujący. Materia na tym dysku zamienia część swojej energii na tarcie, gdy ociera się o inne cząstki materii. Nagrzewa to dysk, a im bliżej, tym większe tarcie. Materia bliżej horyzontu zdarzeń świeci jaskrawo jasno, z ciepłem porównywalnym do setek słońc. To właśnie światło wykryło EHT wraz z cieniem czarnej dziury.

– Zdjęcie wyszło trochę rozmyte, rozmazane, dlatego że materia, która krąży wokół czarnej dziury, jest właśnie rozmyta. Podobnie jak byśmy chcieli sfotografować chmury, one nie wyjdą nam ostre, tylko rozmyte. I ta materia wygląda podobnie, jest rozłożona w naprawdę dużej objętości. To nie tylko gazy, znajdziemy tam również pyły, jakieś szczątki, np. dawnej gwiazdy, która została przez grawitację czarnej dziury rozerwana – tłumaczy ekspert.

Aby sfotografować tak oddaloną przestrzeń, zespół potrzebował teleskopu tak dużego jak Ziemia. Wobec braku takiej gigantycznej maszyny zespół EHT połączył teleskopy z całej planety oraz ich dane. Odczyty teleskopów były niemal całkowicie zsynchronizowane.

– Trzeba było systemu 8 radioteleskopów, które były rozmieszczone na całej Ziemi i stworzyły interferometr. W tym samym czasie prowadziły obserwację tego samego obiektu, czyli supermasywnej czarnej dziury w M87, w tym samym czasie zbierały dane i tworzyły wirtualny radioteleskop o średnicy porównywalnej do wielkości naszej planety. Mimo że zbierane dane i czułość takiego radioteleskopu nie była aż tak duża jak radioteleskop wielkości naszej planety, to jednak rozdzielczość obserwacji była ogromna. To tak, jakby z Warszawy czytać gazetę, która jest w Paryżu – tłumaczy ekspert Centrum Nauki Kopernik.

Jak podkreśla Mateusz Borkowicz, zdjęcie cienia czarnej dziury przede wszystkim potwierdzają teorię Alberta Einsteina, która wskazywała, że pomiary prędkości materii wokół środka czarnej dziury są zgodne z prędkością bliską prędkości światła.

– To zdjęcie jest przełomowe, pokazuje, że teoria jest dobra, udowadnia, że tak jak przewidywali teoretycy, tak jest w rzeczywistości. To jest pierwsze zdjęcie tak bliskiego sąsiedztwa czarnej dziury i horyzontu zdarzeń, czyli tej granicy, którą można przekroczyć, ale gdy już ją przekroczymy, to nie ma odwrotu, więc nawet światło, wpadając do czarnej dziury, już się z niej nie wydostanie – ocenia Mateusz Borkowicz.

Pokazanie pierwszego zdjęcia czarnej dziury to jedno z najważniejszych wydarzeń w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Czarna dziura M87 nie jest jedyną supermasywną czarną dziurą obserwowaną przez EHT. Zespół obserwuje również Strzelca A, supermasywną czarną dziurę w centrum naszej galaktyki, i planuje wkrótce opublikować pierwszy obraz tego obiektu.

– W centrum naszej Drogi Mlecznej też jest supermasywna czarna dziura, ale jej masa jest mierzona w milionach mas słońca, czyli jest niewielka w przeciwieństwie do tej z galaktyki M87, Panny A. Ta galaktyka jest naprawdę duża i ma potężną czarną dziurę, której masa jest mierzona w miliardach mas słońca, około 6,5 mld mas słońca – mówi Mateusz Borkowicz.

Czarna dziura Drogi Mlecznej ma masę 4,1 miliona słońc i średnicę 60 mln km. To w przybliżeniu tyle, co podróż z Londynu do Nowego Jorku 45 bln razy. EHT porównuje to z pobytem w Nowym Jorku i próbą policzenia dołków na polu golfowym w Los Angeles lub obrazowanie pomarańczy na Księżycu.

Newseria

Więcej o Czarnej Dziurze w: Wikipedia

ASTRONARIUM: CZARNE DZIURY