Når 2 ekstremt tætte neutronstjerner kredser hinanden tæt, spiraler de indad over tid og smelter til sidst sammen. Sådanne fusioner er magtfulde. Kunne avancerede civilisationer bruge dem til at signalere på tværs af kosmos?
Kunstnerens koncept om et binært eller dobbeltstjernersystem, hvor de 2 stjerner er sammen. Kunne en fremmed civilisation bruge neutronstjernefusioner til at kommunikere på tværs af rummet? Billede via NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet.
Når det gælder søgningen efter ekstrem jordisk efterretning (SETI), tænker de fleste først på søgninger ved hjælp af radioteleskoper for at se efter signaler fra fjerne fremmede civilisationer. Andre muligheder - såsom optisk SETI, der søger efter udenjordiske laserpulser - er også blevet mere populære i de senere år. Når alt kommer til alt, som mange mennesker argumenterer for, hvorfor skulle en avanceret civilisation begrænse sig til kun at bruge radio? Nu tilbyder forskere i Japan en anden og spændende tilgang til SETI. Hvad med at kigge efter signaler, der har været synkroniseret med to fusionerende neutronstjerner?
Andre forskere tager denne idé alvorligt til, at den kan offentliggøres i et større tidsskrift. Arbejdet bestod peer review og blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters - alias ApJ-breve - den 1. august 2018.
Det altoverskyggende problem med SETI er, at der simpelthen er så meget plads bogstaveligt talt at søge. Hvad er de bedste steder at kigge på? Og hvornår skal vi kigge efter?
Ideen om at kommunikere via binære (dobbelt) stjernefusioner lyder langt ude, men forudsætningen er temmelig enkel. ET'erne kunne bevidst tidsbestemme en kommunikation, så den falder sammen med en meget mærkbar og naturlig, men forbigående, kosmisk begivenhed - som en supernova eller gammastråle-burst - og tænker, at teleskoper af Andet (semi-avancerede) civilisationer, såsom vores på Jorden, kan være rettet mod en sådan begivenhed. Skrivning i ApJ-breve, sagde forfatterne:
Vi diskuterer muligheden for at modtage et radiosignal fra ekstra-galaktisk intelligens, omkring det tidspunkt, hvor vi observerer en binær neutronstjernefusion i deres galakse. Målinger med høj præcession af de binære parametre tillader dem signalet ~ 104 år, før de selv observerer fusionssignalet. Ved hjælp af SKA modtager vi muligvis ~ 104 bit data, der transmitteres fra 40 Mpc væk med en udgangseffekt på ~ 1TW.
Med andre ord, hvad disse forskere har gjort er at se på tallene og forsøge at indstille parametrene for muligheden for ET-kommunikation via binære stjerne-fusioner, i tilfælde af at sådan kommunikation eksisterer.
Skematisk viser, hvordan en ET-civilisation i en anden galakse kunne bruge en binær fusion af 2 neutronstjerner til at hjælpe et radiosignal på en sådan måde, at signalet ville ankomme på samme tid som det naturlige signal fra selve fusionen. Billede via Nishino & Seto 2018.
Én advarsel er, at en sådan civilisation skulle være i stand til at forudsige nøjagtigt, når den næste brugbare binære neutronstjerneflusion skulle ske. De har brug for den viden, så deres signal kunne blive tidsbestemt til at komme på samme tid som det naturlige signal, hvis de siger, at de ville have deres signal til et bestemt sted (som Jorden), et sted, de allerede havde bestemt i det mindste at have radiokommunikation.
For de fleste sådanne naturlige begivenheder ville denne viden være vanskelig. Men en interessant mulighed skiller sig ud - den elektromagnetiske og gravitationsbølgestråling fra en binær fusion (fusionen af to neutronstjerner) - menes at være et relativt almindeligt fænomen i universet. Den nye undersøgelse, ledet af Yuki Nishino og Naoki Seto, undersøger muligheden for, at en ET-civilisation synkroniserer deres kunstige signal med et naturligt signal fra en binær neutronstjernefusion.
Diagram, der viser orbitalfaldet af den binære neutronstjerne PSR B1913 + 16. Astronomer har brugt timingen af dens radioimpulser til nøjagtigt at måle forfaldshastigheden gennem årtier. Ved hjælp af samme information kunne en ET-civilisation forudsige, hvornår de 2 stas i det binære system til sidst ville smelte sammen. Derefter kunne de være i stand til at synkronisere deres kunstige signal med dette naturlige signal. Billede via induktiv indlæsning.
Så hvordan kan man forudsige en sådan fusion? Neutronstjerner ses undertiden af os på Jorden som pulsarer. Med andre ord ses nogle gange, at en eller begge stjerner udsender lysimpulser. Ved at måle den nøjagtige timing af pulsarer i et binært neutronstjernesystem er det muligt at måle bane og forfaldshastighed for bane til de to stjerner. Med disse oplysninger kan astronomer beregne, hvornår de to stjerner vil fusionere.
Formodentlig kan ET-astronomer gøre samme måling og beregning. De kunne derefter deres kunstige signal, timing det skulle ankomme på samme tid som tyngdekraften brast fra fusionen. Et kendt signal fra rummet - som antages at være et signal fra en binær neutronstjernefusion - er det mærket GW170817. Skrivning i ApJ-breve, sagde forfatterne:
Når man søger efter et kunstigt signal fra en udenjordisk intelligens (ETI), er et centralt problem, hvor effektivt vi kan reducere parameterområdet, der undersøges. Disse omstændigheder vil blive omvendt forstået af ETI, og de ville omhyggeligt arrangere timingen og retningen for transmissionerne. I dette brev har vi påpeget, at en binær neutronstjernefusion i deres galakse kunne være en ideel begivenhed til signalsynkronisering. Dette skyldes, at ETI på forhånd ville være i stand til at estimere placeringen og epoken for den meget energiske begivenhed. Mest optimistisk kan vi faktisk finde et kunstigt signal ved at genanalysere de elektromagnetiske data, der allerede er hentet fra GW170817. Derudover starter LIGO-Virgo-netværket det næste observationsløb i begyndelsen af 2019, og en ny binær neutronstjernefusion kan muligvis identificeres. Den tidlige og dybe radioobservation for dens værtsgalakse kan også være værd at overveje ud fra SETI's perspektiv.
Ja, alt dette lyder som science fiction. Men det er en kommunikationsmetode, der i det mindste teoretisk kunne fungere. Mængden af energi, der kræves til et sådant signal, ville imidlertid være langt ud over, hvad vi kan gøre lige nu, men kan være muligt for en meget mere avanceret ET-civilisation. Nishino og Seto beregner for eksempel, at for en civilisation i en galakse 130 millioner lysår væk kunne ti megabyte data sendes til en modtager svarende til Square Kilometre Array på Jorden ved hjælp af en kraftig ~ 1 terawatt-radiosender. En terawatt svarer til ca. 10 procent af det aktuelle energiforbrug på hele Jorden. Brug af denne mængde energi er blevet overvejet, selv af os tunge jordiske.
Så det nye arbejde fra Yuki Nishino og Naoki Seto er spændende, for at sige det mildt, selvom tilsyneladende bisarr. Kunne højt avancerede ET'er bruge en transmitter, der er mere kraftfuld end nogen anden på Jorden til et kommunikationssignal dybt ind i kosmos, måske endda til andre galakser, ved hjælp af et af de mest intense naturlige kosmiske fænomener, der er kendt for at eksistere?
Som en Disney-medarbejder engang sagde, hvis du kan drømme det kan du også gøre det. Måske har ET'er også det!
Teleskopbilleder af binær fusion GW170817, efter fusion.Billede via oares-Santos et al./DES Samarbejde.
Traditionel SETI bruger store radioteleskoper som den ved Arecibo-observatoriet i Puerto Rico. En meget kraftigere sender ville være nødvendig for at signalere på en måde, som den nye undersøgelse foreslår. Billede via GDA / AP-billeder.
Nederste linje: Det er ikke let at kommunikere over et dybt rum, især mellem galakser. En ny undersøgelse antyder, at det kan være lettere ved hjælp af binære fusioner af neutronstjerner. Det er en radikal idé, men en fascinerende.