Finde fremmede megastrukturer omkring nærliggende pulsarer

I løbet af 1960'erne, Freeman Dyson og Nikolai Kardashev fangede folks fantasi overalt ved at fremsætte nogle radikale forslag. Mens Dyson foreslog, at intelligente arter i sidste ende kunne skabe megastrukturer for at udnytte deres stjerners energi, Kardashev tilbød et trelags klassificeringssystem for intelligente arter baseret på deres evne til at udnytte energien på deres planet, solsystemet og galaksen, henholdsvis.

Med missioner, der nu er i stand til at lokalisere ekstra-solplaneter (dvs. Kepler Space Observatory) har forskere været på udkig efter tegn på mulige fremmede megastrukturer. Desværre, bortset fra nogle meget diskutable resultater, ingen konkrete beviser er endnu kommet frem. Heldigt for os, i en undersøgelse fra det frie universitet i Tbilisi, Professor Zaza Osmanov giver en ny indsigt i, hvorfor megastrukturer kan have unddraget os indtil videre.

Selvom det er fascinerende, tanken om fremmede megastrukturer lider altid under det samme problem som alle andre forsøg på at finde tegn på intelligent liv i vores univers. I bund og grund, hvis der eksisterer intelligent liv, hvorfor har vi konsekvent undladt at finde noget bevis på det? Denne gåde, som blev opsummeret af Enrico Fermi i 1950'erne (derefter kendt som Fermi Paradox), har hængt som en skygge over alle vores anstrengelser.

For eksempel, i sommeren 2015, et hold af astronomer annoncerede, at de fandt, hvad der kunne være en indikation af en fremmed megastruktur omkring Tabby's Star (KIC 8462852). Imidlertid, de var hurtige til at påpege, at et vilkårligt antal muligheder kunne forklare det mærkelige dæmpningsmønster, der kommer fra stjernen, og efterfølgende undersøgelser tilbød endnu mere plausible forklaringer – såsom at stjernen har konsumeret en planet på et tidspunkt i sin fortid.

Til dette, Osmanov har argumenteret for, at problemet er, at vi leder de forkerte steder. Sidste år, han skrev et forskningspapir, hvori han vovede, at en fremmed supercivilisation - altså en, der var i overensstemmelse med en Kardashev-civilisation på niveau II - sandsynligvis ville bruge ringlignende megastrukturer til at udnytte deres stjerners kraft. Dette er i modsætning til det traditionelle koncept om en "Dyson's Sphere", som ville bestå af en kugleformet skal.

Desuden, han argumenterede for, at disse Dyson-ringe sandsynligvis ville blive bygget omkring pulsarer i stedet for stjerner, og tilbød estimater for deres dimensioner, som var afhængige af pulsarens rotationshastighed. Ifølge Osmanovs seneste undersøgelse, med titlen "Kan Dyson-ringene omkring pulsarer spores?", Osmanov udvider problemet med at få øje på fremmede megastrukturer til observationsområdet.

Specifikt, han adresserede, hvordan fremmede megastrukturer kunne spottes ved at identificere deres infrarøde energisignaturer, og på hvilke afstande. Ved at undersøge, hvordan sådanne strukturer ville variere med hensyn til mængden af ​​IR -stråling, de ville udsende, han mener, at de kunne ses i vores lokale univers ved hjælp af eksisterende instrumenter.

Endnu engang, det kommer ned til diameteren af ​​strukturerne, hvilket igen ville afhænge af den type pulsar, de kredser om. Som han udtaler i avisen:

"Et par år tidligere før udgivelsen af ​​Kardashevs avis, den fremtrædende fysiker Freeman Dyson har foreslået, at hvis sådanne superavancerede (i Kardashevs terminologi, Niveau-II) udenjordiske findes, for at øge effektiviteten af ​​energiforbruget kan de konstruere en tynd sfærisk skal med radius ?1AU omkring en værtsstjerne (Dyson 1960). Det er blevet argumenteret for, at for sådanne afstande vil kuglen være i den såkaldte beboelige zone (HZ), og derfor vil kuglen have temperaturen i størrelsesordenen (200-300 K), gør dette objekt synligt i det infrarøde spektrum."

Udvider dette til pulsarer, Osmanov vurderer, at den beboelige zone omkring en relativt langsomt roterende pulsar (med en periode på omkring et halvt sekund) vil være i størrelsesordenen 0,1 AU. Ifølge hans beregninger, en ringlignende megastruktur, der kredsede om en pulsar på denne afstand, ville udsende temperaturer i størrelsesordenen 390 K (116,85 °C; 242,33 °F), hvilket betyder, at megastrukturen ville være synlig i IR-båndet.

Fra dette, Osmanov konkluderer, at moderne IR-teleskoper – såsom Very Large Telescope Interferometer (VLTI) og Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) – ville have den nødvendige kapacitet til at overvåge nærliggende pulsarer for tegn på fremmede megastrukturer. Han konkluderer endvidere, at til dette formål, disse teleskoper ville have en effektiv rækkevidde på op til 200 parsecs (~652 lysår).

Ud over, han fortsætter med at sige, at inden for dette rumfang, flere kandidater kunne findes og undersøges ved hjælp af de samme eksisterende instrumenter:

"Vi har overvejet følsomheden af ​​VLTI og ved at tage højde for dens højere mulige vinkelopløsning, 0,001 mas, det er blevet vist, at den maksimale afstand ~0,2 kpc fører til IR-spektraltætheden i størrelsesordenen 7,4 mJy, som igen, kan detekteres af VLTI. Vi har argumenteret for, at ved at overvåge den nærliggende zone af solsystemet forventes cirka 64 pulsarer at blive placeret inde i det."

Ud over disse afstande, op til kiloparsec-området (ca. 3260 lysår), vinkelopløsningen af ​​disse teleskoper ville ikke være nok til at detektere strukturen af ​​nogen ringe. Som sådan, at finde megastrukturer på denne afstand ville kræve teleskoper, der kan udføre undersøgelser i UV-båndet – hvilket svarer til neutronstjernernes overfladetemperaturer (7000 K). Imidlertid, dette vil skulle afvente udviklingen af ​​mere følsomme instrumenter.

"Som vi ser, søgningen efter infrarøde ringe er ganske lovende for afstande op til -0,2 kpc, hvor man vil være i stand til at overvåge potentielt 64 ± 21 pulsarer ved at bruge IR-instrumenterne, " konkluderede han. "Observation af fjerne pulsarer (op til -1kpc), selvom det vil øge det samlede antal potentielle objekter betydeligt - til 1600 ± 530, men i dette øjeblik kan UV-instrumenterne ikke give et sådant niveau af følsomhed."

Så selvom rækkevidden ville være begrænset, mulighederne for at teste denne hypotese ville ikke. Alt i alt, mellem 43 og 85 kandidater findes inden for det observerbare rumfang, ifølge Osmanovs skøn. Og med eksisterende IR-teleskoper – og næste generations teleskoper som James Webb Space Telescopes – klare opgaven, nogle undersøgelser kunne udføres, som ville give værdifuld information på begge måder.

Begrebet fremmede megastrukturer er fortsat kontroversielt, og med god grund. For en, det potentielle bevis for sådanne strukturer - dvs. den periodiske dæmpning af en stjerne - kan let forklares på andre måder. Sekund, der er en ubestridelig grad af ønsketænkning, når det kommer til søgen efter udenjordisk intelligens, hvilket betyder, at alle fund kan være genstand for bias.

Alligevel, søgen efter intelligent liv forbliver et meget fascinerende studieområde, og en nødvendig en dertil. Ikke alene ville det at finde andre eksempler på liv i vores univers sætte et af de mest brændende eksistentielle spørgsmål til ro – er vi alene? – det ville også give os mulighed for at lære en hel del om, hvilke andre former livet kunne antage. Er alt liv kulstofbaseret, er der andre muligheder, etc? Vi vil gerne vide det!

Til sidst, Fermi-paradokset vil først blive løst, når vi finder endegyldige beviser for, at der er intelligent liv derude, andet end vores eget. I mellemtiden, vi kan forvente, at vi bliver ved med at søge, indtil vi finder noget. Og alt, der gør dette lettere ved at fortælle os, hvor vi skal (og hvad vi specifikt skal kigge efter), vil helt sikkert hjælpe.