Communicatie over de uitgestrektheid van de interstellaire ruimte zou kunnen worden verbeterd door gebruik te maken van het vermogen van een ster om communicatiesignalen te focussen en te vergroten. Een team van afgestudeerde studenten aan Penn State is op zoek naar precies dit soort communicatiesignalen die zouden kunnen profiteren van onze eigen zon als transmissies door ons zonnestelsel zouden gaan.

Een paper waarin de techniek wordt beschreven - onderzocht als onderdeel van een afstudeercursus aan Penn State over de Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) - is geaccepteerd voor publicatie in The Astronomical Journal en is beschikbaar op de preprint-server arXiv.

Massieve objecten zoals sterren en zwarte gaten zorgen ervoor dat licht buigt als het voorbijgaat als gevolg van de zwaartekracht van het object, volgens de algemene relativiteitstheorie van Einstein. De kromgetrokken ruimte rond het object werkt een beetje als een lens van een telescoop, waarbij het licht wordt gefocust en vergroot - een effect dat zwaartekrachtlens wordt genoemd.

"Astronomen hebben overwogen om gebruik te maken van zwaartekrachtlenzen als een manier om in wezen een gigantische telescoop te bouwen om naar planeten rond andere sterren te kijken", zegt Jason Wright, hoogleraar astronomie en astrofysica aan Penn State, die de cursus doceerde en directeur is van de Penn State Buitenaards inlichtingencentrum. "Het is ook beschouwd als een manier waarop mensen zouden kunnen communiceren met onze eigen sondes als we ze ooit naar een andere ster zouden sturen. Als een buitenaardse technologische soort onze zon zou gebruiken als een lens voor interstellaire communicatie-inspanningen, zouden we in staat moeten zijn om te detecteren die communicatie als we op de juiste plek zoeken."

Omdat communicatie over interstellaire afstanden verschillende uitdagingen met zich meebrengt met betrekking tot zendvermogen en betrouwbaarheid over zulke uitgestrekte gebieden, denken de onderzoekers dat elke communicatie-inspanning waarschijnlijk een netwerk van sondes of relais zou inhouden, zoals mobiele telefoontorens in de ruimte. In dit onderzoek keken ze naar een van onze dichtstbijzijnde sterren, die het dichtstbijzijnde knooppunt in een communicatienetwerk zou moeten zijn.

"Mensen gebruiken de hele tijd netwerken om over de hele wereld te communiceren", zegt Nick Tusay, een afgestudeerde student in de cursus die hielp het project te leiden. "Als je een mobiele telefoon gebruikt, worden de elektromagnetische golven naar de dichtstbijzijnde mobiele toren gestuurd, die verbinding maakt met de volgende toren, enzovoort. Tv-, radio- en internetsignalen profiteren ook van netwerkcommunicatiesystemen, die veel voordelen hebben ten opzichte van punt -naar-punt communicatie. Op interstellaire schaal is het logisch om sterren als lenzen te gebruiken, en we kunnen afleiden waar sondes zouden moeten worden geplaatst om ze te kunnen gebruiken."

In deze studie keken de onderzoekers meer dan 550 keer de afstand aarde-zon tegenover de hemel vanaf Alpha Centauri - de sterren die het dichtst bij ons eigen systeem staan ​​en mogelijk het dichtstbijzijnde knooppunt in een communicatienetwerk zijn - waar een sonde zich zou bevinden in ons zonnestelsel om de zon als lens te gebruiken. Dit stelde de onderzoekers in staat om mogelijk radio-uitzendingen te detecteren die mogelijk signalen zijn die rechtstreeks naar de aarde worden gestuurd om met ons te communiceren, signalen die naar andere sondes worden gestuurd die het zonnestelsel verkennen, of misschien zelfs signalen die door de zwaartekrachtlens terug naar Alpha Centauri worden gestuurd.

"Er zijn een paar eerdere zoekopdrachten geweest met optische golflengten, maar we hebben ervoor gekozen om radiogolflengten te gebruiken, omdat radio een geweldige manier is om informatie door de ruimte te communiceren", zegt Macy Huston, een afgestudeerde student in de cursus die hielp het project te leiden. "We hebben de zogenaamde 'waterhole'-golflengten opgenomen, die vaak een focus zijn van SETI-zoekopdrachten omdat ze een ideaal onderdeel van het radiospectrum zouden zijn om in te communiceren en zouden kunnen werken als een waterput op aarde, waar veel soorten samenkomen. golflengten zijn over het algemeen vrij van andere radiogolven afkomstig van kosmische objecten, dus het is een schoon deel van het spectrum om in te communiceren."

Door deze specifieke golflengten te onderzoeken, konden de onderzoekers ook de hoeveelheid gegevens maximaliseren die ze in een kort tijdsbestek aan de hemel konden verzamelen. De student-onderzoekers verzamelden de gegevens gedurende één nacht toen ze de Green Bank Telescope in West Virginia bezochten. Hun gegevensverzameling en -analyse werden uitgevoerd in samenwerking met Breakthrough Listen, een programma dat zich toelegt op het vinden van bewijs van intelligent leven buiten de aarde.

De studenten ontdekten geen signalen in de golflengten die ze onderzochten die van buitenaardse oorsprong zouden kunnen zijn in het gebied dat ze waarnamen, wat suggereert dat signalen op deze golflengten niet naar de aarde werden gestuurd tijdens het korte venster dat ze aan het kijken waren.

"Onze zoektocht was beperkt tot één nacht, dus alles wat niet werd uitgezonden terwijl we aan het observeren waren, werd niet opgepikt", zei Tusay. "Hoewel onze beperkte zoekopdracht bestaande sondes zou kunnen missen als ze niet constant op deze frequenties zouden uitzenden, was dit een goede test om te zien of dit soort zoekopdrachten mogelijk is."

De onderzoekers suggereren dat het nog steeds vruchtbaar kan zijn om hun zoektocht uit te breiden met aanvullende waarnemingen, of waarnemingen gericht op andere nabije sterren of andere frequenties. Een van de leerlingen in de klas onderzoekt momenteel archiefgegevens om te zien of eerdere waarnemingen van Breakthrough Listen hebben gewezen op aanvullende gebieden die mogelijk optimaal zijn voor sondes die gebruikmaken van het zwaartekrachtlenseffect.

"Het lenseffect is niet het meest robuust bij deze frequenties, hoewel er nog steeds goede redenen zijn om deze frequenties te gebruiken", zei Huston. "Maar we geloven dat de techniek goed is en hopen dat studenten in de cursus in de komende jaren onze zoektocht kunnen uitbreiden."

De SETI-cursus op graduate niveau is een van de slechts twee ter wereld - de andere aan de University of California, Los Angeles - die afgestudeerde studenten aanmoedigt om een ​​op radio gebaseerd SETI-onderzoeksproject uit te voeren en hun resultaten in een wetenschappelijk tijdschrift te publiceren.

"Deze afstudeercursus is het middelpunt van het Penn State Center for Extraterrestrial Intelligence", zei Wright. "Studenten komen uit verschillende disciplines, waaronder astrobiologie, astronomie, scheikunde en geofysica. Dit jaar, omdat het een hybride klas was, hadden we zelfs een student van een andere universiteit bij ons. Een van de leuke dingen aan deze klas is dat , omdat het SETI-veld zo jong is, is het voor studenten mogelijk om een ​​echte bijdrage te leveren en onderzoek te publiceren. Het is opmerkelijk."

Het onderzoek werd op 29 juni gepresenteerd op het eerste SETI-symposium van Penn State in State College, Pennsylvania. + Verder verkennen

Zwaartekrachtlenzen kunnen een heel sterrenstelsel internet mogelijk maken