Wetenschap
Zijn we alleen in het universum, of zijn er intelligente wezens met wie we zouden kunnen communiceren? We zullen misschien nooit weten of we afhankelijk zijn van ruimtevaart -- de afstanden tussen de sterren zijn onvoorstelbaar groot, en onze meest geavanceerde ideeën voor ruimteraketten, zoals lichtvoortstuwing, nucleaire voortstuwing, zonnezeilen en materie-antimaterie motoren, zijn vele jaren verwijderd van realiteit.
Hoe kunnen we tekenen van buitenaards (ET) leven detecteren? Een manier is om in principe alle radiocommunicatie die van buiten de aarde komt af te luisteren. Radio is niet alleen een goedkope manier van communiceren, maar ook een teken van een technologische beschaving. De mensheid heeft sinds de jaren dertig onbedoeld haar aanwezigheid aangekondigd via de radiogolven en televisie-uitzendingen die elke dag van de aarde naar de ruimte reizen.
De Zoeken naar buitenaardse intelligentie (SETI) wordt elke dag uitgevoerd door toegewijde wetenschappers. In de film "Contact", Jodie Fosters karakter, Ellie Arroway, zoekt de hemel af met verschillende grote radiotelescopen. Als ze een radiobericht ontvangt van een verre ster, er zijn ingrijpende gevolgen voor de mensheid.
SETI is een uiterst controversiële wetenschappelijke onderneming. Sommige wetenschappers geloven dat het een complete verspilling van tijd en geld is, terwijl anderen geloven dat detectie van een signaal van ET onze kijk op het universum voor altijd zou veranderen. In dit artikel, we zullen het SETI-programma onderzoeken. We zullen bekijken hoe radiotelescopen werken en hoe ze worden gebruikt voor SETI-zoekopdrachten, wat de kansen zijn om buitenaards leven te detecteren, wat er kan gebeuren als of wanneer een dergelijk signaal wordt gedetecteerd en hoe u zelf kunt deelnemen aan SETI.
Inhoud
Het heelal is een ontzettend grote plaats. Hoe kun je het beste in de enorme hemel zoeken naar een radiosignaal van ET? Er zijn drie fundamentele dilemma's:
Omdat de lucht zo groot is, Er zijn twee basisbenaderingen voor SETI-zoekopdrachten:
Wanneer u zich in een onbekend gebied bevindt en een zender op uw autoradio wilt zoeken, je moet aan de knop draaien totdat je iets oppakt, of druk op de knop "zoeken" of "scannen" als uw radio over deze functies beschikt. We zullen, de vraag is, waar zou ET kunnen uitzenden? Dit is misschien wel de grootste uitdaging voor SETI-onderzoekers omdat er zoveel frequenties zijn -- "miljarden en miljarden, " om Carl Sagan te citeren. Het universum is gevuld met radioruis van natuurlijk voorkomende verschijnselen, net zoals een zomernacht gevuld is met het geluid van krekels en andere insecten. Gelukkig, de natuur biedt wel een "venster" in het radiospectrum waar het achtergrondgeluid laag is.
In het frequentiebereik van 1 tot 10 gigahertz (GHz) er is een scherpe daling van het achtergrondgeluid. In deze regio, er zijn twee frequenties die worden veroorzaakt door aangeslagen atomen of moleculen:1,42 GHz, veroorzaakt door waterstofatomen, en 1,65 GHz, veroorzaakt door hydroxylionen. Omdat waterstof- en hydroxylionen de componenten van water zijn, dit gebied heet de waterpoel . Veel SETI-onderzoekers redeneren dat ET op de hoogte zou zijn van dit frequentiegebied en daar opzettelijk zou uitzenden vanwege de lage ruis. Dus, de meeste SETI-zoekprotocollen omvatten dit deel van het spectrum. Hoewel andere "magische" frequenties zijn voorgesteld, SETI-onderzoekers hebben geen consensus bereikt over welke van deze frequenties ze moeten zoeken.
Een andere benadering beperkt het zoeken tot niemand, klein frequentiebereik, maar bouwt in plaats daarvan groot, signaalprocessors met meerdere kanalen die miljoenen of miljarden frequenties tegelijk kunnen scannen. Veel SETI-projecten gebruiken deze aanpak.
Het aantal radiotelescopen in de wereld is beperkt, en SETI-onderzoekers moeten concurreren met andere radioastronomen om tijd op deze instrumenten. Er zijn drie mogelijke oplossingen voor dit probleem:
Veel van SETI-onderzoek is gedaan door tijd te "huren" op bestaande radiotelescopen. Dit is de manier waarop het werd gedaan in de film "Contact". In de echte wereld, Project Phoenix (de enige gerichte SETI-zoekopdracht) heeft tijd gehuurd op de Parkes-radiotelescoop in Australië, de 140 meter lange telescoop in Green Bank, West Virginia en de Arecibo-radiotelescoop in Puerto Rico. Project Phoenix heeft een trekker-oplegger vol signaalanalyseapparatuur die voor de zoektocht aan de telescoop wordt bevestigd.
Het SERENDIP-project sleept een extra ontvanger mee op een radiotelescoop (Arecibo) die door iemand anders wordt gebruikt. De SERENDIP-onderzoekers analyseren vervolgens de signalen die zijn verkregen van het betreffende doelwit. Project SERENDIP maakt gebruik van grote hoeveelheden telescooptijd, maar de onderzoekers hebben geen controle over welke doelen worden bestudeerd en kunnen geen vervolgonderzoeken uitvoeren om een mogelijk ET-signaal te bevestigen.
De Allen Telescope Array is een nieuwe radiotelescoop die wordt gebouwd door het SETI Institute. Gelegen ten noordoosten van San Francisco, in de "radiostille omgeving" van de Universiteit van Californië in Berkeley's Hat Creek Observatory, de array zal volledig gewijd zijn aan SETI, honderden of misschien duizenden satellietschotels van het type achtertuin gebruiken om radiosignalen te verzamelen door middel van interferometrie (zie de sectie Schotels voor de hemel voor informatie over radiotelescopen). De Allen Telescope Array zal naar verwachting ongeveer $ 26 miljoen kosten.
Sinds 1960 zijn er verschillende SETI-projecten uitgevoerd. Enkele van de belangrijkste zijn:
Voor details over deze en andere SETI-projecten, zie de sectie Links aan het einde van het artikel.
Als er een signaal wordt gedetecteerd, er zijn een aantal stappen die volgen om te bevestigen dat het signaal buitenaards is:
Zodra een signaal is bevestigd, er zijn zeer specifieke stappen die gevolgd moeten worden bij het vrijgeven van deze informatie (zie SETI Institute:Declaration of Principles Concerning Activities after the Detection of Extraterrestrial Intelligence voor details). De film "Contact" heeft een goede weergave van de detectie van een ET-signaal en de daaropvolgende gebeurtenissen.
Wat zijn de mogelijkheden dat we ET-signalen zullen vinden? Om dit probleem aan te pakken, astronoom Frank Drake introduceerde in 1961 een vergelijking om het aantal buitenaardse beschavingen in de melkweg te berekenen. nu aangeduid als de Drake-vergelijking , beschouwt astronomisch, biologische en sociologische factoren in zijn schattingen:
waar:
De breuken in de Drake-vergelijking hebben niet-nulwaarden tussen nul en 1. De eerste drie termen aan de rechterkant van de vergelijking zijn de astronomische termen. De volgende twee zijn de biologische termen. De laatste twee zijn de sociologische termen.
De Drake-vergelijking is een richtlijn geweest in het SETI-onderzoek. De waarde van N is berekend op duizenden tot miljarden beschavingen in de melkweg, afhankelijk van schattingen voor de andere waarden.
Als we de bovenstaande schattingen gebruiken, en besluit R * is gelijk aan 40 , dan wordt de Drake-vergelijking:
Zoals je kunt zien, de resultaten van de Drake-vergelijking zijn sterk afhankelijk van de waarden die u gebruikt, en waarden van N zijn berekend van 1 tot in de duizenden. Sommige aspecten van SETI en algemeen astronomisch onderzoek zijn gewijd aan het verzamelen van gegevens voor betrouwbare schattingen van de termen in de Drake-vergelijking, zoals het aantal extrasolaire planeten. Zie de sectie Links voor meer details over de Drake-vergelijking.
Fermi ParadoxDe Nobelprijswinnende natuurkundige Enrico Fermi redeneerde dat als het miljarden jaren duurt om intelligentie te ontwikkelen en naar de sterren te reizen, en als er miljarden werelden in het universum zijn, en als het heelal meer dan 13 miljard jaar oud is, waarom zijn we dan niet bezocht door ET, of waarom krioelt het sterrenstelsel niet van ET's? Dit argument is gebruikt om de waarde van SETI in twijfel te trekken, en auteur David Brin heeft het uitgebreid in een essay genaamd "The Great Silence" (zie "Are We Alone in the Cosmos?:The Search for Alien Contact in the New Millennium").
In 1999, Wetenschappers van de Universiteit van Californië in Berkeley, Dan Werthimer en David P. Anderson, werkten aan Project SERENDIP. Ze erkenden dat een beperkende factor bij het analyseren van de gegevens van de Arecibo-schotel die door SERENDIP werd gebruikt, de beschikbare rekenkracht was. In plaats van een of meer grote supercomputers te gebruiken om de gegevens te analyseren, veel kleinere desktop-pc's zouden kunnen worden gebruikt om kleine stukjes gegevens via internet te analyseren. Ze bedachten een schermbeveiligingsprogramma genaamd SETI@home dat via internet van UC Berkeley kon worden gedownload en op de thuiscomputer van een deelnemer kon worden opgeslagen. Het programma kan in residentie of als screensaver werken.
Zo werkt het project:
De screensaver is verdeeld in drie secties:het data-analysevenster (linksboven), de gegevens/gebruikersinformatie (rechtsboven) en de frequentie-vermogen-tijdgrafiek van de gegevens zoals deze worden geanalyseerd (onder). Het stuk gegevens wordt geanalyseerd door de gegevens over vele kanalen te verspreiden met behulp van een wiskundige techniek die a . wordt genoemd Snelle Fourier-transformatie (FFT) . Als de gegevens willekeurig zijn, dan is het signaal in alle kanalen gelijk. Als een signaal ( piek ) is aanwezig, dan zullen een of meer FFT-kanalen boven de rest uitsteken, boven een bepaalde vermogensdrempel. Volgende, het programma kijkt of de frequentie van een piek iets verschoven is naar andere frequenties -- deze verschuiving zou veroorzaakt worden door de rotatie van de aarde, wat aangeeft dat de piek van buitenaardse oorsprong is. Eindelijk, aangezien de Arecibo-schotel stationair is - geen objecten volgt met de rotatie van de aarde - zou een ET-signaal over het oppervlak van de schotel drijven, van rand tot centrum tot rand, en een grafiek van de piek in de loop van de tijd zou eruitzien als een klokvormige curve. Het programma test of de piek in deze curve past. Als aan deze drie criteria is voldaan, het programma markeert de informatie voor latere analyse door UC-Berkeley.
Het gedeelte met gegevens/gebruikersinformatie van het scherm bevat de opmerkingen over de waarnemingen die de gegevensbrok hebben verkregen, evenals opmerkingen over de gebruiker.
Op het grafische scherm kan de gebruiker in één oogopslag de voortgang van de analyse zien. Het programma noteert alle waargenomen pieken en stuurt deze informatie terug naar UC Berkeley voor verdere analyse. Elke dataset wordt onafhankelijk door twee gebruikers verwerkt ter bevestiging. Als een piek voldoet aan de criteria voor een mogelijk signaal, dan zullen andere SETI-projecten de coördinaten in meer detail onderzoeken om de bevinding te bevestigen.
Met SETI@home, een computer en een internetverbinding, u kunt deelnemen aan SETI-onderzoek. Daten, de SETI@home-website ontvangt een miljoen hits en 100, 000 unieke bezoekers per dag.
OpmerkingSommige vormen van de Drake-vergelijking voegen een extra term toe na R * -- F s , voor de fractie gevormde sterren die zonachtige sterren zijn. Niet-nulwaarden van F s variëren tussen nul en 1, maar worden geschat op 0,1 of 10 procent.
Het blijkt dat het publiek zeer geïnteresseerd is in SETI-onderzoek, of interesse kan worden gepeild uit de financiële steun van particuliere stichtingen zoals het SETI Institute en de SETI League en deelname aan SETI@home. De toekomst van SETI ziet er rooskleurig uit, met ontwikkelingen op de volgende gebieden:
De mogelijkheid van intelligent leven dat elders in het universum bestaat, intrigeert de mensheid al duizenden jaren. We bevinden ons momenteel in een tijd waarin onze technologie voldoende is gevorderd om signalen van buitenaardse wezens te detecteren en zelfs onze eigen signalen naar de sterren te sturen. Met de vooruitgang in technologie en de toenemende belangstelling voor SETI, we zijn misschien dicht bij het vinden van het antwoord op die eeuwenoude vraag, "Bestaat er daarbuiten intelligent leven?"
Als ET via de radio communiceert, hoe kunnen we dergelijke signalen detecteren? Radiosignalen zijn golven van licht, als zichtbaar licht, infrarood licht (warmte) en röntgenstraling. Maar radiosignalen hebben langere golflengten dan deze andere vormen van licht. Om ET-radiosignalen te detecteren, je gebruikt een radiotelescoop. Een radiotelescoop is een radio-ontvanger die lijkt op de radio die je in huis of auto hebt staan. Het heeft de volgende onderdelen:
Schema van de onderdelen van een radiotelescoop (Cassegrain-ontwerp).
Beweeg over de labels voor een call-out van elk stuk.
In het algemeen, Met grote radiotelescopen kun je zwakke signalen detecteren en oplossen -- dus, hoe groter de schaal, hoe groter de resolutie van het signaal. Echter, grote schalen zijn moeilijk en duur om te bouwen en te onderhouden. Om dit probleem te omzeilen, radioastronomen gebruiken een techniek genaamd interferometrie . Interferometrie combineert de signalen van verschillende kleine radiotelescopen verspreid over een groot gebied om het equivalent van één grote schotel over hetzelfde gebied te verkrijgen (zie de links op de volgende pagina voor details over interferometrie).
Voor meer informatie over SETI en gerelateerde onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com