Fortgeschrittene Zivilisationen könnten mit planetaren Transiten ein galaktisches Internet aufbauen
Jahrzehnte nachdem Enrico Fermi seine berühmten Worte ausgesprochen hat – „Wo sind alle?“ - das Paradox der seinen Namen trägt, verfolgt uns immer noch. Trotz wiederholter Versuche, aus dem Weltraum kommende Funksignale zu lokalisieren, und unserer anhaltenden Bemühungen, sichtbare Hinweise auf außerirdische Zivilisationen in fernen Sternensystemen zu finden, hat die Suche nach außerirdischen Intelligenzen (SETI) noch nichts Wesentliches hervorgebracht.
Aber wie die Geschichte uns gelehrt hat, hat das Scheitern eine Möglichkeit, neue und interessante Ideen zu stimulieren. Zum Beispiel in a kürzlich erschienenes Papier , schlug Dr. Duncan H. Forgan von der St. Andrews University vor, dass außerirdische Zivilisationen miteinander kommunizieren könnten, indem sie künstliche Transite ihrer jeweiligen Sterne erzeugen. Diese Art von „galaktischem Internet“ könnte der Weg sein, der uns fortgeschrittene Spezies gerade jetzt signalisieren wollen.
Forgans Aufsatz „ Exoplanet Transits als Grundlage eines interstellaren Kommunikationsnetzwerks “, wurde kürzlich online veröffentlicht. Neben seiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Schule für Physik und Astronomie und der Physikalische Allianz der schottischen Universitäten an der University of St Andrews (der ältesten akademischen Einrichtung Schottlands) ist er auch Mitglied des St. Andrews Center for Exoplanet Science .
Der Beitrag beginnt mit der Auseinandersetzung mit den beiden grundlegenden Problemen der interstellaren Kommunikation – Timing und Energieverbrauch. Wenn es um Dinge wie Funkübertragungen geht, ist die Energiemenge, die erforderlich wäre, um eine kohärente Nachricht über interstellare Entfernungen zu übertragen, unerschwinglich. Optische Kommunikation (d. h. Laser) benötigt weniger Energie, aber um sie zu erkennen, wäre ein unglaublich genaues Timing erforderlich.
Als solches wäre keines der Verfahren besonders zuverlässig zum Aufbauen eines interstellaren Kommunikationssystems. In Anlehnung an die jüngsten Exoplaneten-Jagdbemühungen der Menschheit argumentiert Forgan, dass eine Methode, bei der Transite vor einem Stern eine Kommunikationsgrundlage darstellen, beide Probleme lösen würde. Der Grund dafür liegt vor allem darin, dass die Transitmethode ist derzeit eine der beliebtesten und zuverlässigsten Methoden zur Erkennung von Exoplaneten.
Durch die Überwachung eines Sterns auf periodische Helligkeitsabfälle, die durch einen Planeten oder ein Objekt verursacht werden, das sich zwischen dem Beobachter und dem Stern bewegt, können Astronomen feststellen, ob der Stern ein Planetensystem hat. Die Methode ist auch nützlich, um das Vorhandensein und die Zusammensetzung von Atmosphären um den Exoplaneten herum zu bestimmen. Wie Forgan in der Veröffentlichung andeutet, könnte diese Methode daher als Signal für andere Zivilisationen verwendet werden:
„Ein ETI ‚A‘ kann mit ETI ‚B‘ kommunizieren, wenn B Transite von Planeten im Sternensystem von A beobachtet, entweder indem er Strukturen baut, um künstliche Transite zu erzeugen, die von B beobachtbar sind, oder indem er während des Transits Signale bei deutlich geringerem Energieverbrauch aussendet. als typische elektromagnetische Übertragungsschemata.“
Die bewohnbare Zone der Milchstraße. Bildnachweis: NASA/Caltech
Kurz gesagt, Forgan argumentierte, dass innerhalb der Galaktische bewohnbare Zone (GHZ) – der Region der Milchstraße, in der sich am wahrscheinlichsten Leben entwickelt – können Arten feststellen, dass der beste Weg, um miteinander zu kommunizieren, darin besteht, künstliche Megastrukturen zu schaffen, um ihren Stern zu durchqueren. Diese Transite, nach denen andere Zivilisationen suchen (auf der Suche nach Exoplaneten wie wir!) werden sie zu dem Schluss führen, dass eine fortgeschrittene Zivilisation in einem anderen Sternensystem existiert.
Er gibt sogar Schätzungen darüber ab, wie oft solche Übertragungen erfolgen könnten. Wie er es ausdrückte:
„Eine Nachricht mit einem Weg von 20 kpc (dem Durchmesser des GHZ) hat eine Gesamtlaufzeit bei Lichtgeschwindigkeit von knapp 0,06 Myr. Wenn wir von einer relativ kurzen Zeitskala ausgehen, auf der beide ETIs in der Transitzone von 100.000 Jahren bleiben (was sich der Zeitskala annähert, auf der sowohl die säkulare Entwicklung der Planetenbahnen als auch die Umlaufbahn des Sterns wichtig werden), können insgesamt 30 Austausche vorgenommen werden . Dies verbietet natürlich nicht eine Fortsetzung des Gesprächs auf andere Weise.“
Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, liegt das wahrscheinlich daran, dass dies genau das ist, was einige Theoretiker um KIC 8462852 (auch bekannt als Tabby's Star) sagen. Zurück in Mai 2015 , stellten Astronomen fest, dass der Stern in den letzten Jahren erhebliche Helligkeitsverluste durchgemacht hatte. Dieses Verhalten verwirrte die natürlichen Erklärungen, was einige dazu veranlasste, zu argumentieren, dass es das Ergebnis einer Außerirdische Megastruktur vor dem Stern vorbeiziehen.
Laut Forgan ist eine solche Möglichkeit kaum weit hergeholt und wäre eigentlich ein relativ wirtschaftliches Mittel, um mit anderen fortgeschrittenen Arten zu kommunizieren. Anhand der Graphentheorie schätzte er, dass Zivilisationen innerhalb des GHZ innerhalb einer Million Jahre ein vollständig verbundenes Netzwerk aufbauen könnten, in dem alle Zivilisationen miteinander kommunizieren (entweder direkt oder über Zwischenzivilisationen).
Künstlerisches Konzept von KIC 8462852, das in den letzten Jahren ungewöhnliche Helligkeitsänderungen erfahren hat. Bildnachweis: NASA, JPL-Caltech
Dieses Netzwerk würde nicht nur viel weniger Energie benötigen, um Daten zu übertragen, sondern die Reichweite jedes Signals wäre nur durch die Ausdehnung dieser Zivilisationen selbst begrenzt. Abgesehen von der Einsparung von Energie und der größeren Reichweite (vorausgesetzt, dass Zwischenzivilisationen in der Lage sind, Nachrichten weiterzugeben), bietet diese Methode weitere Vorteile. Zum einen wäre ein hohes Maß an technologischer Raffinesse erforderlich, um den Transit von Exoplaneten aufzunehmen.
Mit anderen Worten, Zivilisationen müssten einen bestimmten Entwicklungsstand erreichen, bevor sie hoffen könnten, dem Netzwerk beizutreten. Dies würde jede unglückliche „kulturelle Kontamination“ verhindern, bei der weniger fortgeschrittene Zivilisationen von der Existenz von Außerirdischen erfahren, bevor sie dazu bereit sind. Zweitens wären die Transitnetzwerksignale, wenn sie einmal erfasst sind, extrem vorhersagbar, wobei jede Übertragung einer bekannten Umlaufperiode entspricht.
Davon abgesehen gibt es einige Nachteile, die Forgan sicher anerkennen würde. Zunächst einmal wäre die Periodizität dieser Signale ein zweischneidiges Schwert, da Signale nur gesendet werden könnten, wenn und wenn der Empfänger beginnt, den Transit zu sehen. Und während eine Megastruktur verschoben werden könnte, um die Laufzeit zu ändern, wirft dies Probleme in Bezug auf die Synchronisation von Senden und Empfangen auf.
In Bezug auf die Grenzen der Analyse räumt Forgan auch ein, dass die Studie auf festen Sternbahnen beruht. Es ist bekannt, dass sich die Umlaufbahnen von Sternen im Laufe der Zeit ändern, wobei Sterne auf kosmischen Zeitskalen regelmäßig in das GHZ ein- und ausgehen. Darüber hinaus stellt sich auch die Frage, wie sich ein solches Netzwerk zwischen dichteren Regionen in der Galaxie – also Kugelsternhaufen – und von Feldsternen bevölkerten Gebieten unterscheiden würde. Auch Binärsterne werden bei der Analyse nicht berücksichtigt.
Könnten außerirdische Megastrukturen der Schlüssel zur interstellaren Kommunikation sein? Bildnachweis: Kevin Gill
Darüber hinaus ist bekannt, dass sich Planetenbahnen im Laufe der Zeit aufgrund von Störungen durch benachbarte Planeten, Begleitsterne oder enge Begegnungen mit vorbeiziehenden Sternen ändern. Infolgedessen kann die Sichtbarkeit von Planeten im Transit über kosmische Zeitskalen noch stärker variieren. Nicht zuletzt geht die Studie davon aus, dass Zivilisationen eine natürliche Lebensdauer von etwa einer Milliarde Jahre haben, die auf keinem konkreten Wissen basiert.
Diese Überlegungen ändern jedoch nichts an den allgemeinen Schlussfolgerungen von Forgan. Unter Berücksichtigung der dynamischen Natur von Sternen und Planeten und unter der Annahme, dass Zivilisationen erst seit 1 Million Jahren existieren, behauptet Forgan, dass die Schaffung eines solchen interstellaren Netzwerks immer noch mathematisch machbar ist. Darüber hinaus könnte ein künstliches Objekt noch lange nach dem Aussterben einer Zivilisation anderen Arten Signale signalisieren.
In Bezug auf das Fermi-Paradox kommt Forgan zu dem Schluss, dass es lange dauern würde, diese Art von Kommunikation zu erkennen. Wie er in dem Papier zusammenfasst (fett gedruckt zur Betonung):
„Ich finde das jeden Moment, nureinige Zivilisationen sind korrekt ausgerichtet, um über Transite zu kommunizieren. Wir sollten jedoch erwarten, dass das wahre Netzwerk kumulativ ist, wobei eine „Handshake“-Verbindung jederzeit eine zukünftige Verbindung z. elektromagnetische Signale. In all unseren Simulationen verbindet das kumulative Netzwerk alle Zivilisationen zu einem vollständigen Netzwerk. Wenn Zivilisationen Wissen über ihre Netzwerkverbindungen teilen, kann das Netzwerk innerhalb der Zeitskalen der Ordnung vollständig seinhunderttausend Jahre. Einmal eingerichtet, kann dieses Netzwerk zwei beliebige Zivilisationen entweder direkt oder über Zwischenzivilisationen mit einem Weg verbinden, der viel geringer ist als die Dimensionen des GHZ.“
Kurz gesagt, der Grund, warum wir nichts von ETI gehört oder Beweise dafür gefunden haben, könnte ein Problem des Timings sein. Oder es könnte sein, dass wir einfach nicht bemerkt haben, dass mit uns kommuniziert wird. Eine solche Analyse unterliegt zwar Vermutungen und vielleicht einigen anthropozentrischen Annahmen, ist aber aufgrund der Möglichkeiten, die sie bietet, sicherlich faszinierend. Es bietet uns auch ein potenzielles Werkzeug bei der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI), an der wir bereits beteiligt sind.
So viele Sterne, so viele Planeten. So viele Möglichkeiten der Verbindung! Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Und nicht zuletzt bietet es eine mögliche Lösung des Fermi-Paradoxons, über die wir vielleicht schon gestolpert sind und die wir uns einfach noch nicht bewusst sind. Soweit wir wissen, sind die beobachteten Helligkeitsabfälle von Tabbys Stern ein Beweis für eine außerirdische Zivilisation (möglicherweise eine ausgestorbene). Natürlich ist das Stichwort hier „vielleicht“, da es keine Beweise gibt, die dies bestätigen könnten.
Die in diesem Papier aufgezeigten Möglichkeiten sind auch angesichts der Tatsache, dass die Exoplanetenjagd in den kommenden Jahren voraussichtlich zunehmen wird, spannend. Mit dem Einsatz von Missionen der nächsten Generation wie der James Webb Weltraumteleskop und der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) erwarten wir, noch viel mehr über nahe und ferne Sternensysteme zu lernen.
Werden wir weitere Beispiele für unerklärliche Helligkeitsabfälle finden? Wer weiß? Der Punkt ist, wenn wir dies tun (und keine natürliche Ursache dafür finden können), haben wir eine mögliche Erklärung. Vielleicht laden uns seine Nachbarn zum „Anmelden“ ein!
Weiterlesen: arXiv