Er vi alene i universet, eller er der intelligente væsener derude, som vi kunne kommunikere med? Vi ved måske aldrig, om vi er afhængige af rumrejser - afstandene mellem stjernerne er ufatteligt store, og vores mest avancerede ideer til rumraketter, såsom let fremdrift, atomfremdrivning, solsejl og motormateriale, er mange år væk fra at blive til virkelighed.
Hvordan kan vi opdage tegn på udenjordisk (ET) liv? En måde er i bund og grund at aflytte enhver radiokommunikation, der kommer fra andre steder end Jorden. Radio er ikke kun en billig måde at kommunikere på, men også et tegn på en teknologisk civilisation. Menneskeheden har utilsigtet annonceret sin tilstedeværelse siden 1930'erne ved hjælp af radiobølger og tv -udsendelser, der dagligt rejser fra Jorden til det ydre rum.
Det Søg efter udenjordisk intelligens (SETI) udføres af dedikerede forskere hver dag. I filmen "Kontakt", Jodie Fosters karakter, Ellie Arroway, søger i himlen med flere store radioteleskoper. Når hun modtager en radiobesked fra en fjern stjerne, der er dybe konsekvenser for menneskeheden.
SETI er et yderst kontroversielt videnskabeligt forsøg. Nogle forskere mener, at det er fuldstændig spild af tid og penge, mens andre mener, at afsløring af et signal fra ET for altid ville ændre vores syn på universet. I denne artikel, vi vil undersøge SETI -programmet. Vi ser på, hvordan radioteleskoper fungerer, og hvordan de bruges til SETI -søgninger, hvad sandsynlighederne for at opdage fremmede liv er, hvad kan der ske, hvis eller når et sådant signal opdages, og hvordan du selv kan deltage i SETI.
Indhold
Universet er et frygteligt stort sted. Hvordan kan du bedst søge på den enorme himmel efter et radiosignal fra ET? Der er tre grundlæggende dilemmaer:
Fordi himlen er så stor, der er to grundlæggende tilgange til SETI -søgninger:
Når du er i et ukendt område og ønsker at finde en station på din bilradio, du skal dreje på drejeknappen, indtil du tager noget op, eller tryk på knappen "søg" eller "scan", hvis din radio har disse funktioner. Godt, spørgsmålet er, hvor kan ET sende? Dette er måske den største udfordring for SETI -forskere, fordi der er så mange frekvenser - "milliarder og milliarder, "for at citere Carl Sagan. Universet er fyldt med radiostøj fra naturligt forekommende fænomener, omtrent som en sommernat er fyldt med lyde af sirisser og andre insekter. Heldigvis, naturen giver et "vindue" i radiospektret, hvor baggrundsstøj er lav.
I frekvensområdet 1- til 10-gigahertz (GHz), der er et kraftigt fald i baggrundsstøj. I denne region, der er to frekvenser, der skyldes exciterede atomer eller molekyler:1,42 GHz, forårsaget af hydrogenatomer, og 1,65 GHz, forårsaget af hydroxylioner. Fordi hydrogen og hydroxylioner er vandets bestanddele, dette område er blevet kaldt vandhul . Mange SETI -forskere begrunder, at ET ville kende til dette område af frekvenser og bevidst udsende der på grund af den lave støj. Så, de fleste SETI -søgemetoder inkluderer dette område af spektret. Selvom andre "magiske" frekvenser er blevet foreslået, SETI -forskere har ikke nået til enighed om, hvilke af disse frekvenser der skal søges.
En anden tilgang begrænser ikke søgningen til nogen, lille frekvensområde, men i stedet bygger stort, multikanal-båndbredde signalprocessorer, der kan scanne millioner eller milliarder af frekvenser samtidigt. Mange SETI -projekter anvender denne fremgangsmåde.
Antallet af radioteleskoper i verden er begrænset, og SETI -forskere skal konkurrere med andre radioastronomer om tiden på disse instrumenter. Der er tre mulige løsninger på dette problem:
Meget af SETI -forskningen er blevet udført ved at "leje" tid på eksisterende radioteleskoper. Sådan blev det gjort i filmen "Kontakt". I den virkelige verden, Project Phoenix (den eneste målrettede SETI -søgning) har lejet tid på Parkes radioteleskop i Australien, 140 meter teleskopet i Green Bank, West Virginia og Arecibo radioteleskop i Puerto Rico. Project Phoenix har en traktor-trailer fuld af signalanalyseudstyr, som den fastgør til teleskopet til søgningen.
SERENDIP -projektet piggybacks en ekstra modtager på et radioteleskop (Arecibo), der bruges af en anden. SERENDIP -forskerne analyserer derefter de signaler, der er opnået fra målet om interesse. Project SERENDIP drager fordel af store mængder teleskoptid, men dets forskere har ikke kontrol over, hvilke mål der undersøges og kan ikke foretage opfølgende undersøgelser for at bekræfte et muligt ET-signal.
Allen Telescope Array er et nyt radioteleskop, der bygges af SETI Institute. Beliggende nordøst for San Francisco, i "radiostille område" ved University of California ved Berkeley's Hat Creek Observatory, arrayet vil helt være dedikeret til SETI, ved hjælp af hundredvis eller måske tusinder af baggårdstype parabolantenner til at indsamle radiosignaler ved interferometri (se afsnittet Skåle til himlen for information om radioteleskoper). Allen Telescope Array forventes at koste omkring 26 millioner dollars.
Allen Telescope Array (øverst:prototype med syvskåls array; bund:kunstnerkoncept af færdigt array) Foto høflighed Seth Shostak/SETI Institute Allen Telescope Array (øverst:prototype med syv fade; bunden:kunstnerbegreb om færdigt array) Foto høflighed Seth Shostak/SETI InstituteFlere SETI -projekter er blevet gennemført siden 1960. Nogle af de største er:
For detaljer om disse og andre SETI -projekter, se afsnittet Links i slutningen af artiklen.
Hvis der registreres et signal, der er en række trin, der følger for at bekræfte, at signalet er udenjordisk:
Når et signal er blevet bekræftet, der er meget specifikke trin, der skal følges i frigivelsen af disse oplysninger (se SETI Institute:Principel Erklæring vedrørende aktiviteter efter påvisning af udenjordisk efterretning for detaljer). Filmen "Kontakt" har en god skildring af detekteringen af et ET -signal og efterfølgende begivenheder.
Hvad er mulighederne for, at vi finder ET -signaler? For at løse dette problem, astronom Frank Drake indførte en ligning til beregning af antallet af ET -civilisationer i galaksen i 1961. Ligningen, nu omtalt som Drake ligning , betragter astronomisk, biologiske og sociologiske faktorer i dets skøn:
hvor:
Fraktionerne i Drake-ligningen har værdier uden nul mellem nul og 1. De tre første termer på højre side af ligningen er de astronomiske termer. De to næste er de biologiske termer. De sidste to er de sociologiske termer.
Drake -ligningen har været en retningslinje i SETI -forskning. Værdien af N er blevet beregnet til at være alt fra tusinder til milliarder af civilisationer i galaksen, afhængigt af estimater for de andre værdier.
Hvis vi bruger de anførte skøn ovenfor, og beslutte R. * er lig med 40, så bliver drake -ligningen:
Som du kan se, resultaterne af Drake -ligningen er meget afhængige af de værdier, du bruger, og værdier af N er blevet beregnet overalt fra 1 til i tusinder. Nogle aspekter af SETI og generel astronomisk forskning er blevet afsat til at indsamle data til pålidelige estimater af udtrykkene i Drake -ligningen, såsom antallet af ekstrasolare planeter. Se afsnittet Links for flere detaljer om Drake -ligningen.
Fermi ParadoxDen nobelprisvindende fysiker Enrico Fermi begrundede, at hvis det tager liv milliarder af år at udvikle intelligens og signalere eller rejse til stjernerne, og hvis der er milliarder af verdener i universet, og hvis universet er over 13 milliarder år gammelt, hvorfor har vi så ikke fået besøg af ET, eller hvorfor kravler galaksen ikke med ET'er? Dette argument er blevet brugt til at stille spørgsmålstegn ved værdien af SETI, og forfatteren David Brin har udvidet det i et essay kaldet "The Great Silence" (se "Are We Alone in the Cosmos ?:The Search for Alien Contact in the New Millennium").
I 1999, University of California at Berkeley forskere Dan Werthimer og David P. Anderson arbejdede på Project SERENDIP. De erkendte, at en begrænsende faktor ved analyse af dataene fra Arecibo -skålen, der blev brugt af SERENDIP, var den tilgængelige computerkraft. I stedet for at bruge en eller flere store supercomputere til at analysere dataene, mange mindre stationære pc'er kunne bruges til at analysere små stykker data over internettet. De udtænkte et pauseskærmsprogram kaldet SETI@home, der kunne downloades fra UC Berkeley over internettet og findes på en deltagers hjemmecomputer. Programmet kan fungere hjemme eller som en pauseskærm.
Sådan fungerer projektet:
Pauseskærmen er opdelt i tre sektioner:vinduet dataanalyse (øverst til venstre), data/brugeroplysningerne (øverst til højre) og grafen for frekvens-effekt-tid for dataene, mens de analyseres (nederst). Mængden af data analyseres ved at sprede dataene ud over mange kanaler ved hjælp af en matematisk teknik kaldet a Fast Fourier Transform (FFT) . Hvis dataene er tilfældige, så vil signalet i alle kanalerne være ens. Hvis et signal ( pigge ) er til stede, så vil en eller flere FFT -kanaler skille sig ud over resten, over et bestemt effektniveau. Næste, programmet ser for at se, om frekvensen af en spids forskydes lidt til andre frekvenser - dette skift ville være forårsaget af Jordens rotation, hvilket angiver, at piggen er af udenjordisk oprindelse. Endelig, da Arecibo -skålen er stationær - ikke sporer genstande med Jordens rotation - ville et ET -signal glide over skålens overflade, fra kant til centrum til kant, og et plot af piggen over tid ville ligne en klokkeformet kurve. Programmet tester for at se, om piggen passer til denne kurve. Hvis disse tre kriterier er opfyldt, programmet markerer oplysningerne til senere analyse af UC-Berkeley.
Dataanalyse vindue i SETI@homeData-/brugerinformationsafsnittet på skærmen indeholder noterne om de observationer, der opnåede dataklumpen, samt noter om brugeren.
Data/brugerinformation del af SETI@startskærmen Grafvindue for SETI@startskærmGrafskærmen giver brugeren mulighed for at se analysens forløb med et enkelt blik. Programmet noterer alle de observerede pigge og videresender disse oplysninger tilbage til UC Berkeley for yderligere analyse. Hvert datasæt behandles uafhængigt af to brugere til bekræftelse. Hvis en spids passerer kriterierne for et muligt signal, derefter vil andre SETI -projekter undersøge koordinaterne mere detaljeret for at bekræfte fundet.
Med SETI@home, en computer og en internetforbindelse, du kan deltage i SETI -forskning. Til dato, SETI@home-webstedet modtager en million hits og 100, 000 unikke besøgende om dagen.
BemærkNogle former for Drake -ligningen tilføjer et yderligere udtryk efter R * - f s , for den brøkdel af dannede stjerner, der er sollignende stjerner. Ikke-nul værdier af f s varierer mellem nul og 1, men anslås til 0,1 eller 10 procent.
Det ser ud til, at offentligheden er meget interesseret i SETI -forskning, hvis interessen kan måles fra den monetære støtte fra private fonde som SETI Institute og SETI League og deltagelse i SETI@home. Fremtiden for SETI ser lys ud, med udviklingen på følgende områder:
Muligheden for intelligent liv, der eksisterer andre steder i universet, har fascineret menneskeheden i tusinder af år. Vi er i øjeblikket på et tidspunkt, hvor vores teknologi er avanceret nok til, at vi kan registrere signaler fra ET og endda sende vores egne signaler til stjernerne. Med teknologiske fremskridt og den stigende interesse for SETI, vi kan være tæt på at finde svaret på det ældgamle spørgsmål, "Findes der intelligent liv derude?"
Hvis ET kommunikerer via radio, hvordan kan vi registrere sådanne signaler? Radiosignaler er lysbølger, som synligt lys, infrarødt lys (varme) og røntgenstråler. Men radiosignaler har længere bølgelængder end disse andre former for lys. For at registrere ET -radiosignaler, du bruger et radioteleskop. Et radioteleskop er en radiomodtager, der ligner den radio, du har i dit hus eller bil. Det har følgende dele:
Diagram over dele af et radioteleskop (Cassegrain -design).
Hold markøren over etiketterne for at få et opkald til hvert stykke.
Generelt, store radioteleskoper giver dig mulighed for at opdage svage signaler og løse dem - så jo større fad, jo større signalets opløsning. Imidlertid, store retter er vanskelige og dyre at konstruere og vedligeholde. For at komme uden om dette problem, radioastronomer bruger en teknik kaldet interferometri . Interferometri kombinerer signalerne fra flere små radioteleskoper spredt ud over et stort område for at opnå ækvivalent med en stor skål over det samme område (se linkene på den næste side for detaljer om interferometri).
For mere information om SETI og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.
Sidste artikelHvordan selvhelende rumfartøjer vil fungere
Næste artikelSådan fungerer Planet Hunting