Kunne vi aflytte kommunikation, der passerer gennem vores solsystem?

Kommunikation på tværs af det store interstellare rum kunne forbedres ved at udnytte en stjernes evne til at fokusere og forstørre kommunikationssignaler. Et hold af kandidatstuderende ved Penn State leder efter netop denne slags kommunikationssignaler, der måske udnytter vores egen sol, hvis transmissioner passerede gennem vores solsystem.

Et papir, der beskriver teknikken – udforsket som en del af et kandidatkursus i Penn State, der dækker Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) – er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astronomical Journal og er tilgængelig på preprint-serveren arXiv.

Massive objekter som stjerner og sorte huller får lyset til at bøje sig, når det passerer forbi på grund af objektets tyngdekraft, ifølge Einsteins teori om generel relativitet. Det skæve rum omkring objektet virker lidt som en linse på et teleskop, der fokuserer og forstørrer lyset - en effekt kaldet gravitationslinser.

"Astronomer har overvejet at udnytte gravitationslinser som en måde at bygge et gigantisk teleskop til at se på planeter omkring andre stjerner," sagde Jason Wright, professor i astronomi og astrofysik ved Penn State, som underviste i kurset og er direktør for Penn State. Udenjordisk efterretningscenter. "Det er også blevet betragtet som en måde, hvorpå mennesker kan kommunikere med vores egne sonder, hvis vi nogensinde sendte dem til en anden stjerne. Hvis en udenjordisk teknologisk art skulle bruge vores sol som en linse til interstellar kommunikationsindsats, burde vi være i stand til at opdage den kommunikation, hvis vi ser det rigtige sted."

Fordi kommunikation på tværs af interstellare afstande ville stå over for en række udfordringer relateret til transmissionskraft og troskab på tværs af så store vidder, mener forskerne, at enhver kommunikationsindsats sandsynligvis vil involvere et netværk af sonder eller relæer, som mobiltelefontårne ​​i rummet. I denne undersøgelse kiggede de på en af ​​vores nærmeste stjerner, som skulle være den nærmeste knude i et kommunikationsnetværk.

"Mennesker bruger netværk til at kommunikere på tværs af verden hele tiden," sagde Nick Tusay, en kandidatstuderende på kurset, som var med til at lede projektet. "Når du bruger en mobiltelefon, transmitteres de elektromagnetiske bølger til det nærmeste mobiltårn, som forbinder til det næste tårn og så videre. Tv-, radio- og internetsignaler udnytter også netværkskommunikationssystemer, som har mange fordele frem for punkt. -til-punkt kommunikation. På en interstellar skala giver det mening at bruge stjerner som linser, og vi kan udlede, hvor sonder skal placeres for at kunne bruge dem."

I denne undersøgelse kiggede forskerne mere end 550 gange Jord-sol-afstanden modsat himlen fra Alpha Centauri - de stjerner, der er tættest på vores eget system, der kan være den nærmeste knude i et kommunikationsnetværk - som er der, hvor en sonde ville være placeret i vores solsystem for at bruge solen som linse. Dette gjorde forskerne i stand til potentielt at detektere radiotransmissioner, der kunne være signaler sendt direkte til Jorden for at kommunikere med os, signaler, der sendes til andre sonder, der udforsker solsystemet, eller måske endda signaler, der sendes gennem gravitationslinsen tilbage til Alpha Centauri.

"Der har været et par tidligere søgninger ved hjælp af optiske bølgelængder, men vi valgte at bruge radiobølgelængder, fordi radio er en fantastisk måde at kommunikere information på tværs af rummet," sagde Macy Huston, en kandidatstuderende på kurset, som var med til at lede projektet. "Vi inkluderede det, der er kendt som 'vandhuls'-bølgelængderne, som ofte er et fokus for SETI-søgninger, fordi de ville være en ideel del af radiospektret at kommunikere i og kunne fungere som et vandhul på Jorden, hvor mange arter samles. Disse bølgelængder er generelt fri for andre radiobølger, der kommer fra kosmiske objekter, så det er en ren del af spektret at kommunikere i."

Undersøgelsen af ​​disse særlige bølgelængder gjorde det også muligt for forskerne at maksimere mængden af ​​data, de kunne indsamle på tværs af himlen i løbet af et kort tidsrum. De studerende indsamlede dataene over en nat, da de besøgte Green Bank Telescope i West Virginia. Deres dataindsamling og analyse blev udført i samarbejde med Breakthrough Listen, et program dedikeret til at finde beviser for intelligent liv hinsides Jorden.

Eleverne opdagede ikke nogen signaler i de bølgelængder, de undersøgte, som kunne være af udenjordisk oprindelse i det område, de observerede, hvilket tyder på, at signaler ved disse bølgelængder ikke blev sendt mod Jorden under det korte vindue, da de kiggede.

"Vores eftersøgning var begrænset til en nat, så alt, der ikke blev sendt, mens vi observerede, ville ikke blive opfanget," sagde Tusay. "Selvom vores begrænsede søgning kunne gå glip af eksisterende sonder, hvis de ikke konstant udsendte ved disse frekvenser, var dette en god test for at se, om denne form for søgning er mulig."

Forskerne foreslår, at det stadig kan vise sig frugtbart at udvide deres søgning til at omfatte yderligere observationer eller observationer rettet mod andre nærliggende stjerner eller andre frekvenser. En af eleverne i klassen er i øjeblikket ved at udforske arkivdata for at se, om tidligere Breakthrough Listen-observationer har peget på yderligere områder, der kan være optimale for sonder, der gør brug af gravitationslinseeffekten.

"Linseeffekten er ikke den mest robuste ved disse frekvenser, selvom der stadig er gode grunde til, at disse frekvenser kan bruges," sagde Huston. "Men vi mener, at teknikken er forsvarlig og håber, at eleverne i kurset i de kommende år kan udvide vores søgning."

SETI-kurset på kandidatniveau er det ene af kun to i verden – det andet ved University of California, Los Angeles – der opfordrer kandidatstuderende til at udføre et radiobaseret SETI-forskningsprojekt og til at offentliggøre deres resultater i et videnskabeligt tidsskrift.

"Dette kandidatkursus er midtpunktet i Penn State Center for Extraterrestrial Intelligence," sagde Wright. "Studerende kommer fra en række forskellige discipliner, herunder astrobiologi, astronomi, kemi og geofysik. I år, fordi det var en hybrid klasse, fik vi endda en studerende fra et andet universitet til os. En af de pæne ting ved denne klasse er, at , fordi SETI-feltet er så ungt, er det muligt for studerende at yde et reelt bidrag og publicere forskning. Det er bemærkelsesværdigt."

Forskningen blev præsenteret den 29. juni ved Penn State's første SETI Symposium i State College, Pennsylvania. + Udforsk yderligere

Gravitationslinser kunne tillade et internet i hele galaksen